人体衰老的原因

人体衰老的原因 探究人体衰老的原因 区纪彤 卢洁滢 广州市江南外国语学校 摘要: 通过在互联网和各种文献搜集相关的信息资料，我们探究了人体衰老的原因。分析原因有二:细胞的衰老和凋零。 一、人体衰老的概念 衰老，又称老化，通常指生物发育成熟后，在正常情况下随着年龄的增加，机能衰退，内环境稳定性下降，建构中心组分退行性变化，趋向死亡的不可逆现象。对多细胞生物而言，细胞的衰老和死亡与机体的衰老和死亡是两个概念，机体的衰老并不等于所有细胞的老，但是细胞的衰老是同机体的衰老紧密相关的。衰老是一种常见的现象，但严格地说衰 ，衰老并没有明确的指标体系。一般是指机体的形态，结构和生理功能出现退行性变化的现象，也可简单地理解为是一种有机体的死亡危险随年龄增加而增大的现象。衰老和死亡是生命的基本现象，是生命有机体新陈代谢的具体表现形式之一。生命要不断地更新，种族也要不断地繁衍。而这种过程就是在生与死的矛盾中进行的。至少从细胞水平来看，衰老和死亡是不可避免的。机体的衰老死亡在一定程度上表现在细胞的衰老死亡上。也就是说，人体衰老的主要原因有二:细胞衰老和细胞凋亡。 二、人体衰老的原因 细胞衰老 人体的衰老是以细胞总体的衰老为基础的，也就是说，细胞衰老是机体衰老的基础，也就是老年病的发病基础。其本质在于细胞是有寿命的。这主要体现在细胞分裂是有限的，如人的二倍体细胞平均只能穿带40~60次。 在1961年Hayfickce和Moorhead便将人的正常二倍体成纤维细胞在体外连续培养，发现不论怎么完善培养条件，细胞都不能无限分裂下去，最终都会走向衰老、退化和死亡。他们的研究结果表明，细胞，至少是培养的细胞。不是不死的，而是有一定的寿命;他们的增殖能力并不是无限的，而是有一定的界限，这就是Hayfickce界限。 此外，Hayfickce还发现，从胎儿肺得到的成纤维细胞可在体外条件下传代50次，而从成人肺组织得到的成纤维细胞只能传代20次就走向死亡，可见细胞的增殖能力与供体年龄呈负相关。 Hayfickce通过对不同生物的胚成纤维细胞的体外培养，发现物种寿命和培养细胞的传代数之间存在着确切的相互关系。例如，Galapagos龟平均最高寿命最长，达175岁，其培养细胞的传代数亦最多，达90~125次，小数的平均最高年龄为3.5年，其培养细胞的传代次数亦少，仅14~28次。 Hayfickce还通过比较年老细胞和年轻细胞细胞核和细胞体的融合情况得出结论决定细胞衰老的是细胞核而不是细胞质。至此，Hayfickce界限，即关于细胞的增殖能力和寿命是有限的观点，它表明细胞的衰老是不可避免的，衰老的原因在于细胞的本身。 而细胞衰老的体征则有表现在以下几点: 1、细胞内水分减少。衰老细胞内水分减少，而原生质中不溶性蛋白质增加，使原生质硬度增加，同时，细胞形状也会发生相应的改变。细胞体积减少，细胞失去正常应有的球形。导致细胞硬度增加，代谢速度减慢而趋于老化。 2、细胞膜的变化。衰老细胞的细胞膜表现为流动性减弱，脆性增加。细胞间隙连接的减少，使细胞间代谢协作减少了。 3、细胞器的衰老变化。主要体现在:?线粒体。线粒体减少，体积增大;?内质网。内质网失去典型结构，核糖体蛋白颗粒从内质网上脱落，肿胀呈现出空泡状，内质网数量减少，排列不规则，弥散在细胞质中;?细胞核。细胞衰老程度越明显，细胞核内折越明显，并且染色体固所化，这和染色体蛋白的二硫键有关。 4、色素聚集。衰老细胞中出现色素聚集，只要是脂褐素的堆积。脂褐素是一种有害的代谢产物，在体内分布很广。随着衰老的增加，脂褐素在各种细胞组织中的含量增加。脂 最终会造成细胞出现萎缩死亡。 褐素持续地积累影响细胞的代谢， 细胞凋亡 细胞凋亡是机体细胞在正常生理或病理状态下，遵循自身的程序发生的一种自发的、程序化的死亡过程，其发生受一系列基因、蛋白的严密调控。细胞发生凋亡时，就像秋天树叶或花的凋零一样，对于这种现象，生物学借助古希腊语“apoptosis”一词，形象地描述了细胞凋亡是一种自然的生理过程。细胞凋亡与细胞的生长、分化、增殖一样，在生物体生长发育以及维持成体组织稳定等方面具有重要的作用。增殖与凋亡是矛盾的统一体，两者缺一不可。通过凋亡的发生，可使特定的细胞群体在特定的时间和特定的部位死亡。例如，蝌蚪变为青蛙时，其变态过程中尾部伴随着大量细胞死亡而消失;高等哺乳类动物 颚融合、视网膜发育以及免疫系统的正常发育都必须有细胞死亡的参与;红指间蹼的消失、 细胞在120d后自然死亡;衰老、受损、突变等细胞的清除等，从而使生物体在总体上保持其细胞数量、形态和功能的平衡。 早在1842年，Carl Vogt在研究发育时就发现脊索细胞和软骨细胞死亡的现象，1951年，Glucksman发现细胞在生物发育中的特定时空内发生死亡，并首次提出程序性细胞死亡(programmedcelldeath,PCD)的概念。直到1964年，Lockshin和Williams在研究蚕的幼虫蜕变成蛾时又提出程序性细胞死亡的概念之后，细胞凋亡的研究才有较大进展。1965年Kerr 等发现大鼠肝静脉结扎后，在局部缺血条件下，干细胞出现染色质破裂、细胞核固缩的现象，最终细胞膜包裹着细胞碎片不断转化为小的细胞质团，他称这种现象为“皱缩型坏死”。1972年，Kerr将这一种现象重新定名为细胞凋亡，并逐渐被大多数学者接受。此后，人们越来越清除地认识到细胞凋亡对细胞生物生长发育和正常的生命活动的重要作用，并发现许多疾病的发生都与细胞凋亡失调相关。至今，细胞凋亡的研究已成为当今生命科学研究中最引人注目的领域之一。 细胞和机体一样存在着生、老、病、死的自然现象。细胞的死亡有两种形式:一种是病理性细胞死亡，形态学上表现为细胞坏死;另一种是生理性细胞死亡，又称为程序性细胞死亡，形态学上表现为细胞凋亡。 细胞坏死是由外界的物理、化学或生物因素刺激引起的急性细胞损伤和死亡，是一种被动性死亡。它以细胞迅速膨胀和崩解为特征;细胞凋亡是细胞自发的，由基因控制的主动死亡过程。细胞凋亡的过程中，细胞发生皱缩、核染色质浓缩、降解，细胞膜内折包裹部分细胞器和断裂的核染色质形成凋亡小体，最后被周围的巨噬细胞吞噬。因此，两者在形态学、生物化学等方面有明显区别。 细胞凋亡与细胞坏死的区别 区别点 细胞凋亡 细胞坏死 诱因 细胞内部生理或病理性 急性病理变化或剧烈损‎‎伤 细胞形态 固缩变小 肿胀变大 细胞膜 不破裂 破裂 细胞器 无明显变化 损伤 染色质 凝聚在核膜下呈新月形 模糊疏松 蛋白质合成 有 无 调节过程 受基因调控 被动进行 组织分布 单个细胞 成片组织或细胞 组织反应 形成凋亡小体，无炎症反应 细胞物释放，引起炎症反 应 对个体影响 个体正常存活的需要 有损伤、破坏作用 细胞凋亡与细胞分裂、分化一样是最基本的生命现象，是生物生长发育过程中不可或缺的一个重要发面。 首先，细胞凋亡在个体发育、细胞分化、组织器官形成过程中发挥重要作用。在胚胎发育中。特定种类的细胞在完成使命后通过凋亡被淘汰，同时取而代之以新的细胞类型，正是这种组织细胞井然有序的生死交替，使得胚胎得以发生、发育和成熟。如在发育过程中，手和足的成形过程就伴随着细胞的凋亡。胚胎时期，它们呈铲状，以后指或趾之间的细胞凋亡，才逐渐发育为成形的手和足。幼体器官的缩小和退化如蝌蚪尾的消失等，也都是通过细胞凋亡来实现的。 其次，细胞凋亡作为细胞增殖的对立面，维持增殖与凋亡的动态平衡，维持细胞群体数量的自身稳定。细胞凋亡对于多细胞个体的生长发育至关重要。无论在发育期还是在成人体内，既有大量的新细胞产生，也有大量的就细胞坏死，这是生物体的一种自然现象。由于细胞生成与死亡是有序的，因而使胚胎期和成人期的人体组织得以维持适宜的细胞数量。这种精密地控制细胞的消亡过程就称为程序性细胞死亡。例如，脊椎动物的神经系统在发育过程中，约有50,的细胞凋亡，通过细胞凋亡来调节神经细胞的数量，使之与需要神经支配的靶细胞的数量相适应。胚胎发育过程中产生了过量的神经细胞，它们竞争靶细胞所分泌的生存因子。只有接受了足够量的生存因子的神经细胞才能存活，其他的细胞则发生凋亡。在成年个体中，细胞的自然更新，也是通过细胞凋亡来完成的，如红细胞在120d后自然死亡，皮肤、粘膜等细胞的脱落与更新等。 近年来研究还显示，细胞凋亡与衰老以及许多疾病的发生有着直接的联系。机体通过细胞凋亡清除癌变细胞以及不能自身修复的细胞来维持遗传的稳定性。随着年龄的增长，许多细胞类型都失去凋亡能力，其他细胞(如淋巴细胞)似乎也失去触发凋亡信号途径的能力，与年龄相关的免疫功能失调可能与T细胞凋亡缺陷有关，这些可能是导致衰老和器官功能普遍下降的重要原因。许多疾病(如恶性肿瘤、艾滋病、动脉硬化以及慢性缺血等)都与细胞凋亡有密切关系。