1植物衰老的机理 1.1植物衰老和细胞的程序性死亡 植物在长期进化和适应环境的基础上有选择性地使某些细胞、组织和器官有序死亡,称之为程序性死亡(programmed celldeath, PCD)[2]。植物PCD是指整个原生质(有细胞壁或无细胞壁)在植物某个生命时期主动撤退、消化过程,它在去除不需要细胞质或整个细胞时主要通过以下机制:自溶、裂解和木质化。植物衰老是涉及PCD的生理过程,两者在发生机制和信号传导上存在较多的共性: (1)植物衰老和PCD都是由基因控制的主动的过程,它们的发生都依赖新基因的转录和蛋白质的合成。(2)PCD和植物衰老都是一程序性事件。(3)植物衰老与PCD 都可以受许多内部发育信号和外部环境信号的影响,从而调节进程的快慢。(4)植物衰老和PCD过程中都存在物质的运转,这在衰老器官中表现为维管束周围组织最后衰老[3]。植物衰老的过程不完全是PCD。完整的植物衰老过程应包括两个阶段:第一阶段为可逆衰老阶段,细胞以活体状态存在;第二阶段为不可逆衰老阶段,细胞器裂解,细胞衰退, PCD发生,其中液泡的裂解和染色质降解形成的DNA片段是PCD开始发生的标志。胞间基质相互作用,为细胞的分化、生长和死亡提供必需的信号。MMP为基质金属蛋白酶(matrix metallopro-tease)可降解基质。Delorme等[4]在黄瓜叶片衰老的后期检测到一种基质金属蛋白酶CS1-MMP,它是一种前体酶,须经过修饰才能活化,其表达早于DNA片段化的出现,但不参与衰老中营养物质的运转,可能与PCD的发生有关。由此认为:PCD可能只在衰老的末期发生,即植物衰老达到一个不可逆的点,这个点的出现标志着PCD的发生。Rao和Davis发现[5]:缺少脱落酸(SA)信号传导途径的拟南芥突变体pad4,其叶片长时间保持黄化状态,细胞死亡速度比野生型慢得多,而野生型拟南芥SA信号传导途径中被诱导表达的一个衰老特异基因SAG12只在衰老晚期的黄化组织中表达,推测植物衰老前期产生的SA信号可诱导下一步的PCD,SAG12可能在衰老后期的PCD过程中起关键作用。 1.2自由基与衰老 植物体内的自由基是指植物代谢过程中产生的O·-2、OH·等活性氧基团或分子,当它们在植物体内引发的氧化性损伤积累到一定程度,植物就出现衰老,甚至死亡。但生物在长期进化过程中在体内形成了一套抗氧化保护系统,通过减少自由基的积累与清除过多的自由基两种机制来保护细胞免受伤害。生物体内的抗氧化剂主要有两大类,一是抗氧化酶类,主要包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CA T)、过氧化物酶(POX)等;二是非酶类抗氧化剂,主要有维生素E、维生素C、谷胱甘肽(GSH)等。许多研究表明,在缺氧条件下,生物体内SOD、CA T活性下降。对菜豆子叶超氧化物歧化酶活性研究发现,其SOD活性随组织衰老而下降,表明植物组织酶的清除能力随年龄增加而下降[6]。已有的证据显示,自由基、活性氧对植物的损害作用主要表现在生物膜损伤、呼吸链损伤、线粒体DNA损伤等。大多数研究集中在活性氧所引发的膜脂过氧化方面。膜脂过氧化即自由基(O·-2、OH·等)对类脂中不饱和脂肪酸引起的一系列自由基反应。脂氧合酶(lipoxygenase,LOX)是一种氧合酶,专门催化具有顺-1,4戊二烯结构的不饱和脂肪酸的加氧反应,其中间产物自由基和最终产物丙二醛都会严重地损伤生物膜。丙二醛具有强交联性质,能与蛋白质、核酸游离的氨基结合,形成具有荧光的Schif碱,称为类脂褐色素(1ipofuscin-like pigment, LEP),是不溶性化合物,干扰细胞内正常生命活动代谢。同时,丙二醛与生物膜中结构蛋白和酶的交联,破坏它们的结构和催化功能[7]。活性氧、自由基还能直接与核酸分子作用,使碱基羟基化,发生突变,从而改变核酸的结构。用自旋捕集技术和ESR法,通过研究紫外线辐射核黄素产生的超氧阴离子自由基(O·-2)等活性氧与嘧啶碱基及核苷的反应,发现该反应不是直接进行,而是通过羟自由基来实现的。线粒体呼吸链是细胞内自由基的主要发生器之一,它本身易被自由基损伤。在衰老的植物组织中电子传递链的失衡使得部分电子泄露给O2,呼吸链电子传递出现短路,其结果使A TP生成减少,O·-2等活性氧的产生增加,从而影响细胞的功能[8]。
衰老的机制研究进展 甘肃医学院赵文俊 摘要: 衰老又称老化, 通常是指在正常状况下生物体发育成熟后, 随年龄增长机体发生的功能性和器质性衰退老化的渐进过程。现代医学对衰老机制的研究涉及到很多方面,从自由基学说看，自由基可形成脂褐素、可造成线粒体DNA（mtDNA）的突变、引起核DNA的受损等；从遗传因素看,衰老是一连串基因激活和阻抑及其通过各自产物相互作用的结果；从免疫功能改变学说看，是由于机体对外来物质免疫反应的下降以及自身免疫反应的增多引起的。 关键词:衰老；自由基；脂褐素；细胞凋亡；线粒体DNA; 遗传基因；免疫系统衰老又称老化，通常是指在正常状况下生物发育成熟后，随年龄增加，自身机能减退，内环境稳定能力与应激能力下降，结构、组分逐步退行性变，趋向死亡的不可逆转的现象。对衰老的研究一直是生命科学领域的最为基本和重要的问题之一，但细节一直知之甚少。衰老是一个持续发展的、动态的、缓慢渐进而复杂的过程。这个过程从生长期结束后逐渐开始，它的影响要到老年期通过人体系统功能失调、器官功能衰退、细胞变性及蛋白质和酶分子结构变化逐渐表现出来。主要表现为机体对环境刺激的适应能力减弱以至丧失，出现多种器官组织功能的衰退并影响健康。影响衰老的因素有很多，各种社会因素、经济、疾病、营养、遗传、生活习惯、环境及精神状态等都起着一定的作用，是很多因素共同作用的结果[1]。目前，随着分子生物学和细胞生物学的研究深入，对衰老机理的研究从整体水平发展到分子水平。有关细胞衰老的学说近年来提出了很多，如细胞损伤学说、生物大分子损伤学说、自由基学说、端粒学说等。对于生物体而言，细胞衰老受到多种因素的影响，有自身遗传因素的影响，也有环境因素的影响，根本的还是受遗传方面的影响。
[收稿日期]2006-01-06中医衰老学说及抗衰老研究概况 赵 蓉 (天津市大港区中医医院,天津300270) [中图分类号]R161.7 [文献标识码]B [文章编号]1004-2814(2006)06-384-02 衰老是指机体发育成熟后,组织器官逐步发生退行性改变,并最终走向老化的过程。目前西医和中医对衰老机制及 抗衰老都进行了大量的研究,并取得了不少成果。现就中医衰老学说的研究综述如下。1 中医衰老学说 精气神衰老学说:精、气、神为人之三宝,是生命的根本。中医认为精、气、神三者的状态标志着一个人的健康,如三者虚衰,则是衰老的征象。5太平经6提出/精、气、神0是支配着人体生命的三大元素。5素问#金匮真言论6曰:/夫精者,身之本也。05灵枢#本神篇6记载:/故生之来谓之精,两精相搏谓之神。05灵枢#决气篇6记载:/上焦开发,宣五谷味,熏肤,充身,泽毛,若雾露之溉,是谓气。0历代医家又对此进行不断充实发挥,丰富了学说内容。5黄帝内经素问集注6说:/神气血脉,皆生于精,故精乃生身之本,能藏其精,则血气内固,邪不外侵。0可见历代医家对人体的精、气、神非常重视,精充、气足、神旺即是健康的标志,如精亏、气虚、神萎则是衰老的征象,从精、气、神三方面的表现,完全可以反映出人体衰老的程度。 肾虚衰老学说:5素问#上古天真论6谓:/女子七岁,肾气盛,齿更发长。二七而天癸至,任脉通,太冲脉盛,月事以时下,固有子,,七七,任脉虚;太冲脉衰少,天癸竭,地道不通,故形坏而无子也。丈夫八岁,肾气实,发长齿更。二八,肾气盛,天癸至,精气溢泻,阴阳和,故能有子,,八八,则齿发去。肾者主水,受五脏六腑之精而藏之,故五脏盛,乃能泻,,此其天寿过度,气脉常通,而肾气有余也。0肾为先天之本,人体生长、发育、衰老以至死亡的过程就是肾气逐渐充实、 隆盛、衰少乃至衰竭的过程[1] 。 脾胃虚弱衰老学说:脾胃为后天之本,为气血生化之源。脾胃在人体活动中起着升降枢纽的作用,肾中的先天精气也依赖于脾胃化生的后天水谷精微的充养。李东垣在5脾胃论6中谓脾胃是化生元气的本源,脾胃损伤必然导致元气不足,而产生各种病变,提出/诸病从脾胃而生0,脾虚则/气促憔悴0、/血气虚弱0等观点,认为脾胃虚弱是导致衰老发生的主要原因。脾胃功能强盛则身体健康而长寿,脾胃虚衰则百病丛生而早衰。 阴阳衰老学说:5素问#阴阳应象大论6曰:/阴阳者,天地之道也,万物之纲纪,变化之父母,生杀之本始,,0中医学认为阴阳之间的变化是一切事物运动变化的根据,同时也是生命生长、发育、衰老以至死亡的根本原因。古人认为只有阴阳平衡生命活动才能正常进行,如果阴阳平衡被打破则会导致 机体发生疾病、衰老以至死亡。机体衰老的过程也就是阴阳失去平衡,出现偏盛偏衰或阴阳两虚的结果。若进一步发展,阴阳不能相互为用而分离,人的生命活动也就停止了。5素问#生气通天论6的/阴平阳秘,精神乃治;阴阳离决,精气乃绝0则是对这种学说的概括与总结 [1] 。 脏腑经络衰老学说[2] :5内经6在论述人体衰老的原因时已明确指出,随着年龄的增长五脏虚衰则会导致衰老的发生与发展,并最终引起死亡。5灵枢#天年篇6谓:/五十岁,肝气始衰,肝叶始薄,胆汁始灭,目始不明。六十岁,心气始衰,苦忧悲,血气懈惰,故好卧。七十岁,脾气虚,皮肤枯。八十岁,肺气衰,魄离,故言善谈。九十岁,肾气焦,四脏经脉空虚。百岁,五脏皆虚,神气皆去,形骸独居而终矣。0首先提出了脏腑虚衰是导致人体衰老、死亡的原因。后世医家在此基础之上,对衰老的脏腑虚衰学说又各有发挥,并形成了两种主要观点。 淤血衰老学说:5素问6谓:/使道闭塞不通,,以此养生则殃。0/使道0即血脉,明确指出血脉不通有碍养生长寿。淤血产生后,气血运行受阻,脏腑得不到正常濡养,气化功能受损;同时代谢产物不能排泻,堆积体内,毒害机体,从而形成恶性循环,加速衰老[3] 。2 中医抗衰老研究概况 中药抗衰老研究:1调节免疫功能:研究表明,活血化淤类中药丹参、川芎等能提高大鼠的淋巴细胞转化率,增强小鼠单核巨噬细胞系统的吞噬作用,提高细胞免疫和体液免疫的 功能[4] 。复方参七汤能减缓免疫器官的萎缩,提高IL-2水平,对TNF-A 异常升高有抑制作用 [5] 。钟毅 [6] 等用补肾健 脾活血化痰方药经过临床和动物实验研究显示具有增加机体免疫功能作用。o对抗自由基的研究:杨勇等用四物汤及其各单味药对小鼠自由基代谢及免疫功能影响的比较研究发现四物汤全方通过调节自由基代谢及对免疫功能的影响,而起 到延缓衰老的作用,配伍后表现出较强的药理活性[7] 。?对神经系统的研究:赵伟康 [8] 等研究发现,固真方能明显延缓老 年机体H PTT 轴的功能退化及延缓老年大鼠下丘脑)垂体) 肾上腺)胸腺(H PTQ )轴衰老的作用[9] 。?对生殖系统的研究:生殖功能是反映机体衰老的敏感的指标之一。黄精可显著升高衰老动物脑和性腺组织的端粒酶活性[10] 。杜仲具有一定的抗衰老作用,使生精过程活跃,生精细胞增多,间质细胞增多不明显,生精小管直径改变不明显 [11] 。?对调控衰老基 因的研究:王学美[12] 等观察五子衍宗丸及其拆方对老年肾虚者外周血白细胞线粒体DNA 缺失,减少有缺陷的呼吸链,增强细胞所需的能量,从而达到维持细胞正常生理,延缓衰老的作用。?改善血液流变性的研究:实验表明,人参、黄精、决明子、何首乌、徐长卿、红花均有降血脂或降低血清胆固醇作用。 # 384#
第 2 章老化的相关理论 一、案例分析题 1、张大爷，75岁，反复髋关节、膝关节等关节疼痛5年，常于阴冷天气、下雨时发作或加重，伴有轻度红肿 和晨僵，活动有时可听到关节咔嗒声，X线显示膝关节、髋关节有骨赘改变。实验室检查无特殊发现。 可用于张大爷此病解释的主要发病机制是（ E ） A. 遗传基因理论 B. 自身免疫理论 C. 神经内分泌理论 D. 衰老理论 E. 自身免疫理论和衰老理论 2、朴总工程师，女，68岁，患高血压23年，血压最高达到过190/116mmHg —般用药可以控制血压在正常范 围。最近为某项目攻坚加班加点，每日睡眠不足5小时，轻微头痛。今天讨论时突然心前区持续性疼痛半小时入院。体检：P 90次/分，BP 168/100mmHg身高165cm,体重85kg，表情焦虑。 为了协助诊断，首选下列哪项检查（ B ） A. 心脏B超 B. 心电图 C. 脑CT D. 心肌酶学检查 3、朴总工程师，女，68岁，患高血压23年，血压最高达到过190/116mmHg 一般用药可以控制血压在正常范 围。最近为某项目攻坚加班加点，每日睡眠不足5小时，轻微头痛。今天讨论时突然心前区持续性疼痛半小时入院。体检：P 90次/分，BP 168/100mmHg身高165cm,体重85kg，表情焦虑。 24小时内最关键的观察是（ C ） A. 生命体征 B. 瞳孔大小 C. 心电监护 D. 有无恶心呕吐 4、朴总工程师，女，68岁，患高血压23年，血压最高达到过190/116mmHg 一般用药可以控制血压在正常范 围。最近为某项目攻坚加班加点，每日睡眠不足5小时，轻微头痛。今天讨论时突然心前区持续性疼痛半小时入院。体检：P 90次/分，BP 168/100mmHg身高165cm,体重85kg，表情焦虑。 医生给予扩张血管、溶栓等治疗24小时后, 患者血压正常，头痛、心前区疼痛消失，自我感觉较好，于是想在病床上继续工作，声称工作离不开她，不工作活着没有意义，她这是为了满足（ E ） A. 生理需求 B. 安全需求 C. 社交需求 D. 尊重需求 E. 自我实现需求 5、朴总工程师，女，68岁，患高血压23年，血压最高达到过190/116mmHg 一般用药可以控制血压在正常范 围。最近为某项目攻坚加班加点，每日睡眠不足5小时，轻微头痛。今天讨论时突然心前区持续性疼痛半小时入院。体检：P 90次/分，BP 168/100mmHg身高165cm,体重85kg，表情焦虑。 此时护士你应该根据下列哪项心理理论为她服务（ C ） A. 人类需求理论中的安全需求更基本 B. 用"自我概念理论”支持她老有所为 C. 用"人格发展理论”理解治疗休养是为了以后更好的工作 D. 病情确实好转可以过渡到追求自我实现 E. 病情虽好转但危险仍在，应先满足生理需求 二、单项选择题 1 、基因程控理论由下列哪位学者提出（A ） A. Hayflick B. Weismann
第2章老化的相关理论 一、案例分析题 1、张大爷，75岁，反复髋关节、膝关节等关节疼痛5年，常于阴冷天气、下雨时发作或加重，伴有轻度红肿和晨僵，活动有时可听到关节咔嗒声，X线显示膝关节、髋关节有骨赘改变。实验室检查无特殊发现。 可用于张大爷此病解释的主要发病机制是（ E ） A.遗传基因理论 B.自身免疫理论 C.神经内分泌理论 D.衰老理论 E.自身免疫理论和衰老理论 2、朴总工程师，女，68岁，患高血压23年，血压最高达到过190/116mmHg，一般用药可以控制血压在正常范围。最近为某项目攻坚加班加点，每日睡眠不足5小时，轻微头痛。今天讨论时突然心前区持续性疼痛半小时入院。体检：P 90次/分，BP 168/100mmHg，身高165cm,体重85kg，表情焦虑。 为了协助诊断，首选下列哪项检查（ B ） A.心脏B超 B.心电图 C.脑CT D.心肌酶学检查 3、朴总工程师，女，68岁，患高血压23年，血压最高达到过190/116mmHg，一般用药可以控制血压在正常范围。最近为某项目攻坚加班加点，每日睡眠不足5小时，轻微头痛。今天讨论时突然心前区持续性疼痛半小时入院。体检：P 90次/分，BP 168/100mmHg，身高165cm,体重85kg，表情焦虑。 24小时内最关键的观察是（ C ） A.生命体征 B.瞳孔大小 C.心电监护 D.有无恶心呕吐 4、朴总工程师，女，68岁，患高血压23年，血压最高达到过190/116mmHg，一般用药可以控制血压在正常范围。最近为某项目攻坚加班加点，每日睡眠不足5小时，轻微头痛。今天讨论时突然心前区持续性疼痛半小时入院。体检：P 90次/分，BP 168/100mmHg，身高165cm,体重85kg，表情焦虑。 医生给予扩张血管、溶栓等治疗24小时后,患者血压正常，头痛、心前区疼痛消失，自我感觉较好，于是想在病床上继续工作，声称工作离不开她，不工作活着没有意义，她这是为了满足（ E ） A.生理需求 B.安全需求 C.社交需求 D.尊重需求 E.自我实现需求 5、朴总工程师，女，68岁，患高血压23年，血压最高达到过190/116mmHg，一般用药可以控制血压在正常范围。最近为某项目攻坚加班加点，每日睡眠不足5小时，轻微头痛。今天讨论时突
衰老机制的研究进展
姓名：王芝 学号： 2010212810 专业：生物科学 任课老师：王玉凤 发育生物学
衰老机制的研究进展 摘要：不同物种,同一个体的不同组织和细胞,它们的衰老速度并不相同。究其原因,遗传与环境都能影响衰老的进程。个体的平均寿命和物种的最高寿限可以从不同侧面反映衰老的进程。目前认为平均寿命主要与环境相关,而物种最高寿限与遗传相关。从两者的关系看,不良环境影响是通过对遗传物质或其产物的作用而影响衰老的进程。从遗传因素看, 衰老并非由单一基因或单一作用所决定, 而是一连串基因激活和阻抑及其通过各自产物相互作用的结果。DNA (特别是线粒体DNA )并不像原先设想的那样稳定, 目前业已证明, 包括基因在内的遗传控制体系可受内、外环境,特别是氧自由基等损伤因素的影响, 从而加速衰老的进程。 关键词：衰老环境遗传 正文 衰老是多因素协同引起的生命渐趋弱化的过程,可引起生理功能相应减弱、适应能力和抵抗力下降等综合表现。揭示衰老的机制, 探索出高效、安全可靠的抗衰老方法,这就是衰老生物学和老年医学研究的重要领域。近几十年来, 随着各边缘学科的飞速发展, 人类对于衰老的认识也从整体动物水平推进到了细胞和分子水平, 在大量实验证据的基础上提出了许多学说, 最终归结为两大类型: 一类为环境伤害衰老研究, 另一类为遗传衰老研究。[1] 1.环境伤害理论 1.1 自由基学说 衰老的自由基学说最早是Denham H arman于1955年提出来的。这种学说认为, 体内许多物质代谢中产生过氧化的自由基, 使机体内的自由基处于不平衡状态, 过量的自由基就会引起机体损伤, 会引起不饱和脂肪酸氧化成超氧化物, 形成脂褐素, 氧自由基过多会破坏细胞膜及其他重要成份, 使蛋白质和酶变性, 当自由基引起的损伤积累战胜了机体的修复能力, 导致细胞分化状态的改变、甚至丧失, 从而导致和加速衰老。这一学说受到了很高的重视, 但随着研究的深入, 自由基学说的核心衰老学说地位已经动摇, 因为这个学说有着许多的牵强之处, 也遇到了许多实验结果造成的困惑和反驳。[2-3] 1.2线粒体学说
有关植物衰老的学说 关于植物衰老发生的原因，主要有以下几种学说。 1.自由基损伤学说自由基有细胞杀手之称。1955年哈曼（Harman）就提出，衰老过程是细胞和组织中不断进行着的自由基损伤反应的总和。近年来，衰老的自由基损伤学说受到重视。衰老过程往往伴随着超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD）活性的降低和脂氧合酶(lipoxygenase，LOX，催化膜脂中不饱和脂肪酸加氧，产生自由基)活性的升高，导致生物体内自由基产生与消除的平衡被破坏，以致积累过量的自由基，对细胞膜及许多生物大分子产生破坏作用，如加强酶蛋白质的降解、促进脂质过氧化反应、加速乙烯产生、引起DNA损伤、改变酶的性质等，进而引发衰老。自由基与膜伤害的关系可参照图11-4。 自由基和活性氧自由基（free radical）又称游离基，它是带有未配对电子的原子、离子、分子、基团和化合物等。生物自由基是通过生物体内自身代谢产生的一类自由基。生物自由基包括氧自由基和非含氧自由基，其中氧自由基（oxygen free radical）是最主要的，它又可分为两类：一类是无机氧自由基，如超氧自由基(O 2 ·-)、羟自由基(·OH)；另一类是有机氧自由基，如过氧化物自由基(ROO·)、烷氧自由基(RO·)和多聚不饱和脂肪酸自由基(PUFA·)。多数自由基有下述特点：不稳定，寿命短；化学性质活泼，氧化能力强；能持续进行链式反应。活性氧（active oxygen）是化学性质活泼，氧化能力很强的含氧物质的总称。 生物体内的活性氧主要包括氧自由基、单线态氧(1O 2)和H ２ O 2 等，它们能氧化生 物分子，破坏细胞膜的结构与功能，其中O 2 氧化能力特强，它能迅速攻击所有生物分子，包括DNA，引起细胞死亡。 自由基和活性氧两者间的组成关系如下： 非含氧自由基，如：CH ３·(甲自由基)；(C ６ H ５ ) 3 C·(三苯甲自由基) 自由基 氧自由基，如：O 2 -·；·OH；ROO· 活性氧 含氧非自由基，如：1O 2；H ２ O 2 正常情况下，由于植物体内存在着活性氧清除系统，细胞内活性氧水平很低，不会引起伤害。植物细胞中活性氧的清除主要是通过有关酶和一些抗氧化物质。细胞的保护酶主要有超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶（peroxidase,POD）、过氧化氢酶（catalase,CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase,GPX）、谷胱甘肽还原酶（glutathione reductase,GR）等，其中以SOD 最为重要。对水稻、烟草、菜豆、燕麦等叶片衰老的研究表明，叶片中SOD 活性随衰老而呈下降趋势，O 2 -·等随衰老而增加，脂类过氧化产物丙二醛(MDA)迅速积累（MDA积累速率可代表组织中总的清除自由基能力的大小）；而植物处于生长旺盛时期，SOD活性则是随着生长的加速保持比较稳定的水平或有所上升，因此，SOD活性的下降与植物体的衰老是呈正相关的。 增加植物体细胞内活性氧种类浓度的环境因素。 目前已发现有三种不同形式的SOD：(1)CuZn-SOD，分子量为32 000，由两个相同的亚基构成，主要分布于高等植物的细胞质和叶绿体中，是高等植物中主要的SOD；(2)Mn-SOD，主要分布于原核生物及真核生物的线粒体中，是诱导酶
衰老学说 有人认为老年病正是衰老的原因；另有人反对说，老年病恰是衰老的结果。那么，究竟衰老的本质是什么呢？ （一）氧自由基学说。这是世界上公认的主要衰老学说之一。它认为机体的细胞在氧化、代谢过程中，或受射线照射，服用化学药剂后，都使体内积累大量有害的自由基，这种自由基可是生物膜中多元不饱和脂肪酸发生过氧化作用，最终导致蛋白质交联物渐渐增多，导致细胞功能积累性退化衰老。自由基是使人衰老的罪魁祸首，所以设法消除这种自由基病便可延长人的寿命。美国路易斯维尔大学的生化专家即从植物中提取了一种能消除动物体内自由基的物质，用它喂蚊子，使其寿命从29天延长到45天。一旦能找到适合人服用的这类物质，人的寿命可望大大提高。 （二）细胞突变说。认为细胞分裂次数与寿命成正比。衰老即是由于细胞受损而产生突变。，从而使细胞本身及下一代细胞异常，生理功能下降，分裂次数降低。在实验中，人体细胞只能分裂50次，然后就土崩瓦解；但是在低温下，细胞分裂速度可变慢，这是延长寿命的方法之。与此相似的是生物钟学说，认为人的细胞分裂次数50次是生物钟决定的。例如寿命为30年的鸡，细胞分裂25次；寿命为3年的小白鼠，只分裂12次。有人提出一个推断：人的体温若降低2摄氏度，寿命可延长到200岁，若降低4摄氏度，可活700岁，且生命质量不变。又有人认为合理有益的饥饿，可大大提高人的寿命，这都是减缓细胞分裂速度的原理使然。程序衰老学说认为，人和动物的神经寿命是有特定的遗传程序决定的，不可更改，因此，人的衰老成为必然，这个学说也可以叫做遗传衰老学学说。 （三）免疫功能退化学说。这是为许多人接受的一种衰老学说，也是一个主要的衰老学说。它认为人的免疫功能在中老年后，随着年龄的增长而退化，而人类是处于外部病菌、病毒、内部异常细胞、毒素的包围之中，岁时又受侵害的可能，免疫功能降低就是致病且不易治愈，这就使器官、组织受损或致死。有人把幼儿内分泌腺诸如老人体内能，借此增加老人的米纳一功能，但尚未得到广泛临床应用。淋巴细胞是免疫系统的“主帅”。英国老年保健研究所公布的一项鸭牛结果表明：在一个老人死前3年终，淋巴细胞数量明显下降趋势。这是他们对05个人进行长达30年之久的考察得出的结论。 此外，北京大学大学医学部免疫学研究时发现，白细胞介素随着人的计数年龄的增长而呈明显夏季那个趋势，它在康衰老中参与机体的免疫调节。 （四）自身中毒说。人的大肠细菌等可分泌一种有毒物质，它可以使人衰老。此外，美国洛克菲勒大学的细胞生物学家尤金尼亚还从人体的结缔组织细胞中分离出一种特殊的蛋白质，是老化的、不能分裂的细胞的产物，正是它杀死了细胞。消除这种毒物，可望推迟衰老。 （五）死亡激素说。有人问为老化的关键步骤并非发生在细胞中，而是发生在大脑、神经、内分泌的活动，使机体老化的决定因素。若早期摘除大白鼠垂体腺，并喂食可的松激素，会延长大白鼠寿命。有的学者认为脑垂体腺在大脑中释放一种“死亡激素”，有的说胸线释放这种“死亡激素”但都未得到实验的证实。有人从乌贼鱼的泪腺中发现“死亡激素”。 （六）胶体化学说。捷克的汝兹卡认为衰老是滞后作用的过程，即使由于体内状态的变化。人随着年龄增长，体内进行胶体颗粒的合并过程，于是机体活性酸度下降，呈现衰老状态。
发育生物学 （双语课堂） 姓名：王芝 学号：2010212810 专业：生物科学 任课老师：王玉凤
衰老机制的研究进展 摘要：不同物种,同一个体的不同组织和细胞,它们的衰老速度并不相同。究其原因,遗传与环境都能影响衰老的进程。个体的平均寿命和物种的最高寿限可以从不同侧面反映衰老的进程。目前认为平均寿命主要与环境相关,而物种最高寿限与遗传相关。从两者的关系看,不良环境影响是通过对遗传物质或其产物的作用而影响衰老的进程。从遗传因素看, 衰老并非由单一基因或单一作用所决定, 而是一连串基因激活和阻抑及其通过各自产物相互作用的结果。DNA (特别是线粒体DNA )并不像原先设想的那样稳定, 目前业已证明, 包括基因在内的遗传控制体系可受内、外环境,特别是氧自由基等损伤因素的影响, 从而加速衰老的进程。关键词：衰老环境遗传 正文 衰老是多因素协同引起的生命渐趋弱化的过程,可引起生理功能相应减弱、适应能力和抵抗力下降等综合表现。揭示衰老的机制, 探索出高效、安全可靠的抗衰老方法,这就是衰老生物学和老年医学研究的重要领域。近几十年来, 随着各边缘学科的飞速发展, 人类对于衰老的认识也从整体动物水平推进到了细胞和分子水平, 在大量实验证据的基础上提出了许多学说, 最终归结为两大类型: 一类为环境伤害衰老研究, 另一类为遗传衰老研究。[1] 1.环境伤害理论 1.1 自由基学说 衰老的自由基学说最早是Denham H arman于1955年提出来的。这种学说认为, 体内许多物质代谢中产生过氧化的自由基, 使机体内的自由基处于不平衡状态, 过量的自由基就会引起机体损伤, 会引起不饱和脂肪酸氧化成超氧化物, 形成脂褐素, 氧自由基过多会破坏细胞膜及其他重要成份, 使蛋白质和酶变性, 当自由基引起的损伤积累战胜了机体的修复能力, 导致细胞分化状态的改变、甚至丧失, 从而导致和加速衰老。这一学说受到了很高的重视, 但随着研究的深入, 自由基学说的核心衰老学说地位已经动摇, 因为这个学说有着许多的牵强之处, 也遇到了许多实验结果造成的困惑和反驳。[2-3] 1.2线粒体学说 自1989 年Linnane[4]等提出线粒体衰老假说以来,人们越来越关注线粒体
衰老理论和原因 （三）自由基学说（国际学术界公认） 衰老的自由基学说是Denham Harman在1956年提出的，认为衰老过程中的退行性变化是由于细胞正常代谢过程中产生的自由基的有害作用造成的。生物体的衰老过程是机体的组织细胞不断产生的自由基积累结果，自由基可以引起DNA损伤从而导致突变，诱发肿瘤形成。自由基是正常代谢的中间产物，其反应能力很强，可使细胞中的多种物质发生氧化，损害生物膜。还能够使蛋白质、核酸等大分子交联，影响其正常功能。 支持该学说的证据主要来自一些体内和体外实验。包括种间比较、饮食限制、与年龄相关的氧化压力现象测定、给予动物抗氧化饮食和药物处理；体外实验主要包括对体外二倍体成纤维细胞氧压力与代谢作用的观察、氧压力与倍增能力及抗氧化剂对细胞寿命的影响等。该学说的观点可以对一些实验现象加以解释如：自由基抑制剂及抗氧化剂可以延长细胞和动物的寿命。体内自由基防御能力随年龄的增长而减弱。脊椎动物寿命长的，体内的氧自由基产率低。但是，自由基学说尚未提出自由基氧化反应及其产物是引发衰老直接原因的实验依据，也没有说明什么因子导致老年人自由基清除能力下降，为什么转化细胞可以不衰老，生殖细胞何以能世代相传维持种系存在这些问题。而且，自由基是新陈代谢的次级产物，不大可能是衰老的原发性原因。 （四）交联学说 该学说由Bjorksten于1963年提出的，后经Verzar加以发展。其主要论点是：机体中蛋白质，核酸等大分子可以通过共价交叉结合，形成巨大分子。这些巨大分子难以酶解，堆积在细胞内，干扰细胞的正常功能。这种交联反应可发生于细胞核DNA上，也可以发生在细胞外的蛋白胶原纤维中。目前有一些证据支持交联学说。皮肤胶原的可提取性以及胶原酶对其消化作用随增龄降低，而其热稳定性和抗张强度则随年龄的增高而增强了；大鼠尾腱上的条纹数目及所具备的热收缩力随年龄的增高而增加，溶解度却随年龄增高而降低。这些结果表明，在年老时胶原的多肽链发生了交联，并日益增多。该学说与自由基学说有类似之处，亦不能说明衰老发生的根本机制。 （五）差误成灾学说 差误成灾学说是由Orgel明确提出的，认为在DNA复制，转录和翻译中发生误差，这种误差可以不断扩大，造成细胞衰老、死亡。如DNA转录mRNA 的过程发生微小的差异，带有该微小差异的mRNA会翻译出进一步偏离的蛋白质，该蛋白质如果属于DNA聚合酶会合成差异程度更大的DNA，这样的差错经过每一次信息传递都扩大一些，形成恶性循环，使细胞内积累许多差错分子造成灾难，细胞正常功能不能发挥，致使细胞衰老、死亡。 对于这种假说，已有大量的研究和报道，各抒己见，褒贬不一。Lewis 和Tarrant发表了他们认为支持该学说的资料：合成生物大分子所需的酶存在年龄依赖性变化，如小鼠肝DNA多聚酶、人体成纤维细胞DNA多聚酶合成的正确性都随着年龄的增加而降低；同时DNA的修复速度也下降。 然而，与之不符的结果有在亚致死浓度的氨基酸类似物中生长的二倍体细胞寿命并不缩短。假如衰老是因为蛋白质合成时的差错引起的，那么在上
衰老理论和衰老学说 目录 衰老学说概述 衰老学说研究 自然交联学说及其对经典生命难题的解释 生物分子自然交联学说与其他衰老学说 其他衰老学说简介 衰老理论和衰老学说无论是英汉词典还是汉英词典，“理论”和“学说”的英文释义都是“Theory”，这说明理论和学说在英文语境中没有明显的差异。与英文不同，中文语境中理论等同于真理；学说则相等于假设。因此，用中文评价衰老说，就应当区分理论和学说两种类型。本文尝试以理论和学说为两极，理性分析现在流行的各种衰老学说，希望能折射它们在这一直线座标系的相对位置及其到达理论顶点的“距离”。衰老学说概述 自19世纪末应用实验方法研究衰老以来，先后提出的学说不下数十种，有些学说已被否定（如大肠中毒说），近年来比较流行的有代表性的学说大致有：程序衰老说、密码子限制说、DNA修复缺陷说、生物分子自然交联学说、免疫机能退化说、大分子交联说、神经内分泌学说、体细胞突变学说、自由基学说、交联学说、生物钟学说、基因调节学说（细胞分裂速度逐渐减慢最终停止说）、剩余信息学说、衰老的免疫学说、端粒学说、基因阻遏平衡论等十几种。 毫无疑问，这些学说的许多观点是正确的，由于生命过程太过繁杂，研究者的观察角度不同、位置不同以及研究方法的不同，得出的结果就会不同，准确程度也就不同。就象饮水思源，长江的源头在哪里？虽然模糊了几千年，直到1978年才得出至今仍存争议的沱沱河，即使沱沱河就是长江源头，那么汇聚成沱沱河源头的山涧哪一条最长？离长江出口最远的一股泉水出自长江上游的哪一条山沟！至此，我想传统意义的饮水思源到此可以为止了；如果要寻找更深层次的源头，应该还可以追溯到某个山顶的某一颗树，那么这树上的水又是哪里来的呢？于是会追溯到某一团云彩，会追溯到生成这一团云彩的是某某水，会追溯到水的物理循环、水的理化性质。这许多因素中对我们饮水思源最重要的是什么呢？从社会层面说我们应该饮水不忘挖井人，从更深层次我们应该感谢自然界赋予水的自然属性，是水的理化性质和自然环境以及地形地貌、万有引力等多种因素的相互作用，才得以形成清澈的山泉，汇聚成奔腾的长江，周而复始，永不枯竭。虽然我们不希望把衰老的原因描述成一个哲学问题，但是让我们带着哲学的思维方式来探讨这个问题是必须的，在饮水思源的例子中，长江之水永不枯竭的原因有多种，但最核心的原因还是水的自然属性，正所谓外因通过内因起作用。生物的衰老也是如此，有很多种衰老的原因：有内在的原因、也有外在的原因。因此，一切有意义的衰老学说所证明的原因应该也不会超出内因和外因这样两种
细胞衰老研究进展 吴其俊 （安徽建筑工业学院，土木学院地质专业，11地质①班）[摘要]细胞衰老的机理不详。综观至目前的各种研究,主要与以下三方面因素有关: (1)基因损伤的积累效应。自由基不断作用导致基因积累的错误信息超出了机体的修复能力,引起细胞衰竭死亡。(2) 生命钟基因控制着细胞程序衰老。生物体细胞内存在一系列基因,它们控制着细胞的生长、分化、老化和死亡。(3) 染色体端粒的缩短。端粒的长度随细胞的不断分裂而缩短,当DNA 丢失到一定程度,细胞随之发生衰老和死亡。端粒酶能延长被缩短的端粒,延迟细胞的衰老,端粒酶的活性受到许多因素影响,其中包括与衰老有关的基因。 [关键词]细胞衰老; 自由基; 生命钟基因; 端粒 衰老是生物界的普遍现象,对多细胞有机体来说,由受精卵开始,通过分裂分化出执行不同功能的细胞,这些细胞从产生时始,就处在衰老的过程中,直至死亡。多细胞有机体的体细胞大致可分为两类, (1) 干细胞:是已发生了分化但仍可产生同类型子细胞的细胞,在个体一生中,保持有丝分裂能力,能不断补充被消耗的细胞,如表皮生发层细胞、造血干细胞、消化道的隐窝上皮生发细胞等,这类细胞衰老缓慢。(2) 功能细胞:是不能分裂的高度特化细胞,常执行一定细胞的功能后死亡,这些细胞一般不再分裂,但在受到某种刺激或再生时,可恢复分裂能力,如上皮细胞、红细胞等,这类细胞在执行功能过程中可明显地表现出衰老的征象。影响细胞衰老的因素很多,涉及到细胞内基因及细胞外因素
的影响,本文就目前细胞衰老的研究进展从分子水平上进行综述。 细胞衰老是细胞结构和功能的改变积累至一定程度的后果。功能上,表现氧化磷酸化减少,呼吸速率减慢,酶活性及受体蛋白降低,导致细胞功能降低,细胞的增殖出现抑制,其生长停滞在细胞G1 期,不能进入S期[1 ] ,或停滞在有丝分裂后期[2 ] 。形态上,不规则的和不正常分叶的核、多形性空泡状线粒体、内质网减少,高尔基体变形,色素、钙、各种惰性物质沉积,常有细胞膜性结构改变,如膜脂过氧化[3 ] 。近年的研究发现,某些衰老的细胞,有异常染色体、染色体端粒缩短及基因组的改变[4 ,5 ] ,细胞早衰现象也可见一些遗传性疾病[6 ] ,表明细胞衰老是基因变化的后果。目前发现很多与细胞衰老有关的基因,如 P53 、P16ARF 、P16INK4a 、P19ARF 、P18INK4a 、Cip/ k family、cdk2、cdk4、cyclins D、cyclins D3 、cyclones E 等[6 ,7 ] 。细胞衰老是多因素的,关于细胞衰老的机制方面的学说,主要体现在三方面。 1 基因损伤的积累效应 一些学者认为,细胞衰老是由物种的遗传因素所决定的,由于基因中的遗传密码逐渐积累了一些错误信息或基因的丢失,造成蛋白质合成错误。开始,染色体中存在着密码复制错误的修复系统,不断地纠正复制错误,但这种修复能力随着分裂次数的增多而降低,同时修复系统本身的编码也可发生错误,导致编码出错误的修复酶,这方面最有代表性的是自由基导致细胞的衰老[8 ,9 ] 。衰老的自由基理论是Harman 于1995 年在美国的原子能委员会提出的,他认为衰老是自由基(主要是
细胞衰老理论 *氧化功能损伤理论 细胞新陈代谢产生的活性氧类分子（ROSs）如超氧化物阴离子、过氧化氢和羟基化物等对细胞都有积累性损伤。大部分的活性氧类分子都产生于线粒体中，如携带编码抗氧化剂基因的转基因果蝇寿命更长。一般认为谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶SOD（SOD）可清除ROSs，但是在某些情况下经诱变的缺乏谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶（SOD）SOD1 SOD2和SOD3的鼠并没有明显的衰老现象出现，这些鼠中有些出现了严重的寿命缩短现象。超氧化物歧化酶是一种酶，它使两个超氧阴离子变成过氧化氢和氧气。最近发现缺少编码p66shc蛋白基因的鼠对一些产生氧化损伤的作用物有高度的抗性，这种鼠存活时间延长了30%。p66shc是p52shc/p46shc的异构体，是p52shc/p46shc选择性剪切形成的。p52shc/p46shc 是细胞质内的物质，参与细胞表面受体到Ras的促细胞分裂信号的传导。这些结果表明氧化损伤是引起细胞衰老和老化的一个重要因素。 *基因组不稳定理论 遗传基因改变的积累是衰老的原因，如点突变、DNA重复序列的丢失（核糖体DNA,、染色体缺失或重组）。事实上突变积累已在鼠中发现。在一些研究中，转基因的lacZ报告基因作为标记基因整合入质粒，这种转基因对肝脏（有丝分裂旺盛）的影响比对大脑（有丝分裂较慢）的影响要大，大部分的突变是基因的重组。对鼠的研究证实了DNA损伤对细胞老化的影响。XPD 基因的突变导致细胞的过早衰老和鼠寿命的缩短，这表明基因突变对细胞衰老有重要影响。XPD 基因编码DNA解旋酶，具有DNA修复和转录的功能。这种影响是否由DNA缺陷直接产生的还是由DNA缺陷间接引起的现在仍然不清楚。 出芽酵母出芽后母细胞出现老化，核糖体DNA改变，最初出现100-200个串联拷贝。在细胞生长期里核糖体DNA从染色体上脱离并保持染色体外的环状拷贝（染色体外的rDNA环，ECRs），这些拷贝大多分布在DNA复制后的母细胞中。ECRs数量增多，导致在rDNA转录处的核仁碎片出现。遗传学数据表明ECRs对酵母老化起重要作用。酵母细胞sgs1`基因的突变使ECRs更快地积累，导致细胞生命期的缩短。通过人为的遗传操作产生ECRs也可缩短细胞的生命期。sgs1基因编码DNA解旋酶（解开DNA双链）。人类与sgs1项对应的是Werner's综合征（WS）相关基因，WRN基因突变导致Werner's综合征，其症状与早衰相似。 *染色体外的基因组不稳定理论 线粒体DNA突变的积累可能导致衰老已经引起重视，线粒体DNA的突变率是核DNA突变率的10-20倍，这一事实证明了这种可能性。但是，已证实在人肌肉细胞中基因突变部分必须至少达到50-80%以上才能对细胞产生危害。随着年龄增长线粒体突变的多样性增加，并且个体细胞中DNA相当大一部分都有突变。另外，在线粒体DNA复制的调控区有高频的点突变发生。随年龄增长线粒体电子转运功能也逐渐衰退。骨骼肌纤维细胞缺乏细胞色素C氧化酶导致高水平的线粒体电子转运功能缺失。缺乏电子转运的功能导致一些次级效应，如自由基的积累。 *染色体末端的不完全复制 首次有文献资料证明细胞衰老发生的是染色体复制衰老理论：经过多次分裂后，大多数正常人体细胞其增殖能力逐渐下降。最近又研究表明人体细胞的复制衰老是由于端粒的缩短。端粒是染色体末端帽状重复的DNA序列，可防止染色体的融合并保证基因组的稳定性，是染色体的必须结构。端粒酶可将端粒的重复序列加到端粒末端，在缺少端粒酶的情况下，每一轮的DNA复制都留下50-200bp的未复制的DNA 3'末端。大多体细胞中缺乏端粒酶，DNA合成的这种特点导致细胞的复制衰老理论，当细胞具有一个或多个短的端粒时就导致它的衰老。
细胞衰老的分子生物学机制 衰老是机体退化时功能下降及生理紊乱的综合表现。衰老与机体的多种疾病有着密切的关系，是当前生物医学界研究的热门话题。机体衰老与细胞衰老密切相关，细胞衰老是指细胞生理功能的衰减。衰老在组织细胞水平上表现为DNA、蛋白质、脂类及细胞器等的损伤和有害物质积累。本篇文章对衰老的分子水平研究进行综述。 一、细胞衰老相关假说 随着衰老研究的发展，学者们提出了越来越多的有关衰老机制的学说：端粒假说，氧自由基学说、神经内分泌学说、DNA损伤修复学说、细胞凋亡学说、分子交联学说、失衡中毒学说以及生物膜损伤学说等。【1】 二、细胞衰老相关信号通路 目前研究最多的与细胞衰老相关的信号通路有p53-p21-pRb【2】和p16-pRb通路，【3】SIRT1通路，胰岛素/IGF-1通路，mTOR通路等。与细胞衰老相关的分子参与这些信号通路进行细胞衰老的调控。 三、细胞衰老相关基因 人类衰老相关基因大多是抑癌基因、原癌基因或静止期细胞表达的基因。诸如P16、P21、P53、P33、PTEN、Rb，ras、raf、c-jun、c—fos、myc、bcl—2、cyclinDl等基因。人类“长寿基因”与“衰老基因”相比模式更为复杂，且绝非一种基因在起作用，可能是一个基因群。犹如癌基因与抑癌基因．凋亡与抗凋亡基因，一正一负、既联系又制约，调控衰老的进程。【4】
四、细胞衰老相关RNA IncRNA参与细胞衰老调控的机制包括：参与细胞周期的调控、调控端粒长度、参与表观遗传学调控。同时，IncRNA还参与了衰老相关重要信号通路的调控，如p53/p21,与许多衰老相关重大疾病密切相关。【5】 MicroRNA(miRNA)是一类在基因转录后水平发挥重要调控功能的非编码单链小分子RNA。近年来随着研究的深入，发现miRNA可以通过调控衰老信号通路中的蛋白,调节端粒酶逆转录酶的活性从而调节端粒酶的活性和端粒长度，调节活性氧自由基的生成以及调节线粒体的氧化损伤等多种途径来调控细胞衰老的过程。【6】 五、衰老有关因子 1、p21是细胞周期抑制因子,活化的p53转录激活p21表达,是引发细胞衰老的重要分子通路；p21是p53肿瘤抑制作用中的主要决定因子,在肿瘤中的表达降低。p21缺失不会促进肿瘤形成。【7】 2、CKI分为两类:一类为INK4即pl6家族。包括 p15、pl6、pl8 和pl9,这些蛋白均含有独特的4级锚蛋白结构(ankyrin),能特异性地抑制cyiclnD-CDK4/6-RB的磷酸化过程;另一类为CIP/KIP即p21家族,包括p21、p27和p57,对CDK有广泛抑制作用。cyclin过表达或CKI失活均可引起细胞增殖失控,使细胞持续性增殖向恶变发展。【8】 3、BRCAI(DNA损伤修复因子/肿瘤抑制因子)功能缺陷导致DNA损伤以及基因组不稳定, 并由此激活ATM/CHK2/p53( DNA损伤修复反应途径)通路 ,进而触发细胞周期阻滞/细胞凋亡/细胞老化,加速生物