细胞衰老（精选9篇）
细胞衰老 篇1
在自然界中所有具有生命的物体都经历着生老病死, 所以衰老 (ageing) 是生命运动的自然过程, 存在于任何生命的任何时期, 只是不同情况下其速率与程度有所差别。随着研究的不断深入, 分子生物学的不断发展, 衰老的研究也从整体水平、器官水平逐渐走向细胞水平、分子水平和基因水平。许多研究发现认为细胞衰老跟人类许多疾病的发病机制有关, 如动脉粥样硬化、关节炎、肌肉萎缩退化、溃疡的形成、阿尔茨海默氏病、痴呆、糖尿病、免疫以及癌症。所以根据衰老的诱发因素, 可以看出相关的抑癌基因和癌基因的诱导衰老可以抑制肿瘤的发生, 但是当衰老功能缺陷时, 细胞就会在癌基因刺激下无限增殖成为肿瘤。因此对细胞衰老的研究有助于对肿瘤发生进一步了解, 并可能为肿瘤的防治提供方法和线索。
1细胞衰老的种类
大多数哺乳动物都经历了生老病死有限定的寿命, 对此在四十年前Hayflick就已经发现, 这一现象是被认为是一种能够防止细胞无限增殖的保护机制, 称为细胞衰老 (cellular senescence) 。目前按衰老的机制不同, 将细胞衰老分为增殖衰老和早熟细胞衰老两种类型。
目前将Hayflick发现的由于增殖代数增加引起的衰老称为增殖衰老 (replicative senescence) , 这种衰老通常为细胞生理性衰老, 它与细胞随增殖代次增加逐渐丢失端粒末端的序列有关。当端粒缩短到某一临界长度时, 端粒功能出现异常, 异常的端粒被认为是DNA损伤, 从而引发损伤应激反应 (DNA damage response, DDR) :如p53和Rb等肿瘤抑制基因的激活, 使得这些异常的细胞走向衰老或凋亡[1]。除了增殖衰老, 近年还发现了早熟细胞衰老 (premature cell senescence) 现象, 即细胞在非端粒信号的刺激下发生衰老, 这种形式的细胞衰老与端粒的缩短无关, 也与细胞的具体增殖代次无关。细胞早熟衰老最初由Serrano等于1997年在ras基因的研究中揭示, 其研究发现与在永生化细胞中不一样, ras在人、鼠原代细胞表达不是促进恶性转化, 而是导致细胞周期阻滞, 这种现象被称为早熟细胞衰老, 这是由DNA损伤、氧化应激、抗肿瘤药物等作用下发生。Braig和Schmitt[2]研究发现细胞衰老还可以在癌基因诱导下发生, 被称为癌基因诱导衰老 (oncogene induced senescence, OIS) , 这种衰老被认为是抑制肿瘤形成细胞的自我保护机制之一。Di Micco等进一步证实癌基因诱导衰老是由于癌基因改变DNA的复制进程, 激活DNA损伤调控反应所导致, 阻断DNA损伤调控反应可以消除癌基因诱导的细胞衰老。
引起细胞衰老的因素有很多, 例如由物理以及各种化学等不良因素, 自由基累积引起的基因损伤或者由细胞染色体端粒引起的细胞衰老等, 是一种复杂的、多因素参与的过程, 绝大多数细胞都会出现这种衰老现象。除了物理化学因素和端粒酶功能障碍以外, 细胞衰老还可以由癌基因的活化引起。研究表明, 将激活的癌基因导入正常细胞可触发防卫反应, 阻止细胞增殖。有些致癌基因, 如c-Myc一方面可触发细胞凋亡, 另一方面可激活ras基因, 触发永久的不可逆转的增殖阻滞, 导致细胞衰老死亡[3,4,5,6]。衰老的研究找到了一些相关的致癌基因, 例如普通细胞过表达某些致癌基因 (如ras/Raf/MEK/ERK信号连级通路上的一些活性元件) 。此外, 众所周知几乎所有的人类癌症都缺乏功能基因P53/pRb通路, 2007年, Sarkisian等[7]揭示ras诱导细胞衰老与表达量有关, 低水平表达可以导致肿瘤发生, 而表达量增高则诱导细胞衰老。在体外研究中, 这两个关键衰老信号传递路线相互协作, 同时也经常携带突变的基因, 从而绕过细胞衰老反应引起了肿瘤的发生发展。以上有关细胞衰老的不同概念由于研究者的不同, 所以有时早熟衰老又叫加速衰老、应激或异常信号衰老或外在衰老等。所以由此可见细胞诱导领域研究的活跃, 对细胞衰老的研究有助于对肿瘤发生进一步了解, 并可能为肿瘤的防治提供方法和线索。
2细胞衰老的相关基因效应通路
细胞衰老的途径被认为是有多重层次的调控, 而且这些层次复杂冗余。在此基础上的补充研究认为, 至少还有四个衰老基因通路。众所周知细胞衰老和无限增值受信号通路的调控, 其中包括对p16 INK4a/pRb通路, p19ARF/p53/p21 CIP1/WAF1通路和PTEN/p27KIP1通路等方面的研究进展。其他的基因已经被证实引发衰老, 如表型包括PPP1A、SAHH、Csn2、Arase、BRF1、PGM、IGFBP3、IGFBPrP1、PAI-1、MKK3、MKK6、Smurf2和HIC-5。所有的这些基因都已经证实与人的肿瘤有关。然而如前所述所有的这些基因和通路在序列步骤上都遵照一个有序的过程。
两个主要的效应通路可以引起衰老:p14ARF/p53/p21和INK4/CDK/pRb通路[8] (如图1) 。缺少p53的作用从而诱发显性消极的突变体, 特殊的p53反义信使RNA, 在细胞培养中寡聚核苷酸或者由病毒引起的癌基因蛋白 (例如猿猴病毒T抗原或人乳头瘤病毒16E6蛋白) 充分的延长这几个类型细胞的寿命。所以可以认为, 衰老和p53功能激活是有关联的[9], 也符合端粒缩短、DNA损伤关卡激活和有关的染色体不稳定的结果。在体内研究p53的表现也是一样的[10]。p53的缺失减弱了细胞和有机体的端粒功能障碍的效果, 这就说明了p53激活是引起衰老的一个关键的角色作用。
在图1中看到的涉及衰老的其他p53调控的蛋白。 根据以往的研究显示, MDM2蛋白能使p53泛素连接酶活化, 还能和p53形成一个自动调节相互作用的负反馈回路[11]。MDM2的超表达能够引起p53的降解和其功能丧失。另一个在衰老中基因表达升高的产物就是p14ARF, 它能够使被MDM2抑制的p53被重新释放从而恢复活性, 并且它能够引起纤维母细胞生长停滞。转基因的鼠胚胎纤维细胞培养诱导产生了ARF蛋白的复合体能够不断的积累, 直到细胞进入了衰老。
另一个就是细胞周期蛋白依赖性激酶 (cyclin dependent kinase, CDK) 抑制剂p21WAF1, 它能够直接抑制细胞周期。然而在老鼠的胚胎细胞中, p21WAF1的缺乏却不能够克服细胞的衰老[12]。这就说明至少还有一个额外的下游因子在衰老中需要p53诱导生长停滞。相反的是, 在人体细胞中却是不同的, 在没有p21的情况下同源复合物的一个双循环有一个足够的能力绕过衰老。一些其他的p53因子可能也在此涉及到, 例如14-3-3和GADD45, 从而抑制细胞G2和M期的转化, 或者myc受体的下调。
视网膜基底部细胞瘤易感基因编码的蛋白pRb也和衰老有关 (图1) 。过表达的pRb也是一个pRb通路的调节剂和CDK抑制剂, 也能模仿衰老表现导致生长停滞。而且通过猿猴病毒大T抗原或人乳头瘤病毒E7癌基因蛋白和腺病毒E1A蛋白诱导pRb的失活, 导致细胞寿命的延长[13,14,15]。
已知p16INK4a的功能就是通过CDKs来抑制pRb的失活, p16INK4a功能的减弱被认为很可能就是产生一个类似pRb的功能减弱一样。由此可见在几种人类细胞中p16INK4a积累越多就会越容易衰老。衰老的纤维母细胞可能所含的p16INK4a水平至少是早期传代细胞的40倍。在永生的肿瘤细胞系中p16INK4a的缺失是一样的, 并且在体外培养的几个非致癌的永生细胞系中也缺乏p16INK4a蛋白的功能。在野生型的老鼠胚胎纤维母细胞中反转录表达特有的p16INK4a能增加这些细胞永生的几率。和这些表现一致的是, 虽然它们显示了正常的衰老效应动力学, 但是通过定向敲除鼠细胞p16INK4a基因能够使这些细胞比那些正常受控制的细胞更容易产生永生化。敲除p16INK4a的老鼠能正常的向成年生长并且对生育毫无影响, 从而表明个别的INK4蛋白对生长发育并不是必要的。但是p16INK4a的缺乏却产生了对自发性肿瘤发生的低敏感性, 同时在对特定的肿瘤治疗方案中能增加这种肿瘤的敏感性。在涉及衰老的通路中, 已经发现了一个信号串扰。这个信号串扰很可能就是保证正确的衰老程序功能。而且, 在人的原代细胞中例如myc基因所涉及的所有通路中能够绕过衰老。myc通过激活CDK2-细胞周期素A/E复合物从而绕过CDK4/6的抑制并且诱导产生了Cdk激活磷酸酯酶Cdc25A[16]。然而myc又能诱导p27的降解, 因此影响了PETN的抑制效果。最后myc的表达通过激活催化亚基的转录来诱导端粒酶的活性[17]。
所有这些步骤, 控制这些程序的衰老基因的表达受到DNA甲基化作用的调控。在人类的肿瘤中, 在这些基因的启动子区域发生了一个遗传学的改变, 使得CpG岛通过异常的DNA甲基化影响了基因的转录调控, 使抑癌基因表达发生沉默。在癌症细胞中基因展示的超甲基化有多种途径, 包括DNA的修复、细胞循环控制、入侵和转移。超甲基化肿瘤抑制基因BRCA1、p16INK4a、p15INK4b、p14ARF、p73和APC在这中间是沉默不表达的。最近发现S-腺苷高半胱氨酸水解酶 (SAHH) , 在对一个独立的短片断发卡RNA筛选中已经被预先的鉴定出来[18], 它的失活能阻碍p53和p16 (INK4) 诱导的增殖停滞和衰老。SAHH催化S-腺苷高半胱氨酸水解生成腺苷和高半胱氨酸。在真核细胞生物中, 这是S-腺苷高半胱氨酸清除的主要路线, S-腺苷甲硫氨酸在其依赖的甲级转移酶作用下失去甲基产生一个共同的产物S-腺苷高半胱氨酸, 由此来调节甲基化的进程[19]。有趣的是SAHH的失活抑制了p53的转录控制和削弱了DNA损伤诱导的p21 (Cip1) 转录。在一份206例患者的不同肿瘤组织和正常组织对比资料显示50%的肿瘤中丢失了SAHH信使RNA。并且SAHH蛋白在对一些结肠癌中也有影响。见图1。
通过以上这些相关通路的具体研究可以发现细胞衰老相关基因之间的关系, INK4a/ARF (inhibitor of cyclin-dependent kianse 4a/alternative reading fram) 基因是新发现的一种肿瘤抑制基因 (tumor suppressor gene, TSG) , p16INK4a和p14ARF分别通过INK4a-CDK4/p16-pRb-E2F1和ARF-MDM2-p53通路履行调控细胞周期的职责。ARF-p53途径的调节主要通过MDM2实现。正常情况下, 细胞中的ARF、MDM2和p53水平很低, ARF主要存在核仁中, MDM2和p53则主要在核质中。当有外界信号刺激的时候, 可以激活p53表达, p53又可以诱导MDM2基因的转录, 而MDM2又具有泛素连接酶E3的作用, 可以诱导p53的泛素化, 促进p53的降解, 降低p53的功能。因此p53和MDM2的相互作用构成了这两种蛋白的负反馈通路 (negative feedback loop) 。ARF能拮抗MDM2的上述的作用, 通过提高p53的功能稳定性或其他尚未知的机制来调节细胞功能。
培养成纤维细胞时在缺乏血清的条件下, 当E2F1高表达时能诱导细胞进入细胞周期S期并诱导衰老凋亡。用腺病毒载体介导的E2F1基因转移实验证明, 人胃癌、乳腺癌、卵巢癌和结肠癌细胞E2F1过表达可抑制肿瘤细胞生长并诱导衰老和凋亡。E2F诱导凋亡可能包括p53依赖和p53非依赖两种方式。前者E2F1的高表达可上调p14ARF表达水平, p14ARF能与MDM2结合使其失活, 从而增加p53稳定性, 或直接刺激p53来诱导细胞凋亡。
综上所述, 在细胞衰老的类型中有增殖衰老和早熟细胞衰老, 研究显示正常的细胞增殖随代次增加逐渐丢失端粒末端的序列[20], 当端粒缩短到无法维持染色体结构完整性时即可以激活p14ARF, 它可以抑制MDM2的功能, 从而使p53稳定并激活, 进而促进多种靶基因的表达, 其中最重要的就是p21的表达, p21可以抑制CDK2/cyclin E复合物的活性, 从而使pRb蛋白转化为非活性形式的低磷酸化或去磷酸化状态, 失活的pRb与E2F转录因子结合, 使得E2F不能激活细胞周期必需的基因表达, 进而使细胞停滞在G0/G1期无法进入S期从而启动染色体的复制完成增殖, 从而启动细胞衰老。因此增殖衰老主要依赖于p53-p21 (Cip1) -pRb-E2F信号通路。
在早熟细胞衰老的研究中显示ras诱导的细胞衰老与表达量相关, 低水平表达ras可导致肿瘤发生, 而高水平表达ras则诱导细胞衰老。黑色素瘤可由痣细胞恶化形成, 痣细胞可分化成熟, 处于生长停滞或衰老状态, 然而Twist表达提高会使痣细胞突破衰老状态, 发展成黑色素瘤, 所以提示Twist可帮助细胞突破癌基因诱发的早熟细胞衰老保护机制[21]。目前研究发现, ras诱导的细胞早熟衰老发生与p53-p21 (Cip1) -pRb-E2F或p16INK4a-pRb-E2F信号通路的激活相关, p53和Rb是两个主要的细胞衰老调控因子。p53-p21 (Cip1) -pRb-E2F通路激活始于ATM等对损伤DNA的探测, 进而以磷酸化的形式激活p53, 活化的p53可以上调p21, 后者可以通过抑制CDK2/cyclin E以及CDK4/cyclin D等细胞周期调节因子的活性来抑制细胞增殖。p16INK4a是CDK4、CDK6活性的抑制剂, CDK4/6-cyclin D复合物可以使pRb磷酸化, 并通过E2F的作用激活细胞周期必需基因的表达而完成细胞周期。激活的p16INK4a可以抑制CDK4/6-cyclin D复合物活性从而阻止pRb的磷酸化, 从而使细胞停滞与G0/G1期无法进入S期启动染色体的复制完成细胞周期。所以细胞周期停滞是细胞衰老的一个关键特征, 研究发现衰老的细胞主要含有G1期的DNA含量, 因此认为衰老细胞停滞于G1期, 不能顺利进入S期。
3细胞衰老在肿瘤抑制中的作用
在前面笔者论述了有关基因在衰老和肿瘤发生之间的关系以及发生的效应通路, 人们知道衰老和肿瘤是有关系的, 随着年龄的增长, 患肿瘤的概率会升高。这是因为当细胞衰老时, DNA损伤修复的速度赶不上DNA损伤的速度。这时, 细胞可能遭受一下三种命运之一:衰老、凋亡和肿瘤。人体中大多数的细胞是先经历了衰老, 然后经历不可逆地DNA损伤之后走向凋亡。在这时凋亡被认为是最后一道屏障, 起着防止细胞癌变的作用。换言之, 例如皮肤起皱、骨质疏松、肌肉萎缩退化、痴呆、免疫枯竭症和器官衰老, 可能都是长期抑制肿瘤必须付出的代价。研究已经证实细胞衰老是机体抗肿瘤生长的重要防御机制, 其中DNA损伤修复机制位于细胞抗癌的第一线, 如果修复失败就可能引起细胞凋亡或细胞衰老。
已有体外研究实验表明, 细胞受癌基因的刺激后可以通过发生衰老这一途径来抑制肿瘤的形成, 更多的体内实验也证实了这一作用[8]。对PTEN肿瘤抑制因子失活的小鼠前列腺癌模型的研究发现PTEN缺失时, 癌前病变或非致死性肿瘤中可表达衰老标志物而在恶性肿瘤却不表达, 这种由癌基因诱导的细胞衰老是依赖p53的, 且PTEN 与p53同时缺失并不发生衰老, 而是发生肿瘤[22], 说明PTEN缺陷时p53参与了细胞衰老的诱导过程从而抑制了肿瘤的发生。这种结果与以前对人前列腺异常的早期阶段的研究结果是相一致的。
Suv39h1蛋白能够使组蛋白甲基化, 诱导异染色质灶的形成, 在衰老细胞中可以使促生长基因的异染色质沉默。研究显示ras诱导的鼠淋巴瘤衰老中发现, Suv39h1活性是必需的, Suv39h1缺陷时, 则未见衰老反应。因此证实, ras诱导的细胞衰老可以抑制淋巴瘤的形成和发展, 但必需Suv39h1的参与。而且研究结果显示, 在Rb促进细胞衰老的过程中, 也需要Suv39h1的参与, 如果缺乏则Rb不能促进细胞衰老。由Suv39h1诱导的细胞衰老与淋巴瘤发生之间关系的研究也发现体内的细胞衰老是一种重要的抗肿瘤防卫机制[23]。
以上研究中, 尽管所研究的组织类型不同, 具体的传导途径不同, 所需的癌基因也不同, 但都表明由癌基因诱导的细胞衰老并不仅是细胞体外培养中所产生的现象, 在体内, 无论是小鼠还是在人类, 确实有着抑制肿瘤发生的重要作用。癌基因诱导的细胞衰老主要发生在癌前病变中, 它可以阻止癌前病变进一步向恶性肿瘤发展。与此相对的是抑癌基因, 两者在癌症的生成中间相互作用, 相互制约。现已发现的众多肿瘤抑制基因, 其中有些具有诱导细胞分化、衰老和凋亡的作用, 如果这些相关基因失活就可能使细胞摆脱衰老过程, 进而引发肿瘤。
4总结
肿瘤的发生是一个复杂精密的过程, 至今还尚未完全搞清楚。肿瘤的发生也是生物进化当中一个正常的过程, 每个人的体内都有可能产生肿瘤。DNA在体内复制的过程中发生突变, 这是有利于物种进化的, 但是在复制的过程中出现错误, 也在所难免。所以生物进化是建立在基因突变的基础之上的, 这就必然会带来一个严重的后果:恶性肿瘤的发生, 因此如何利用细胞衰老的机制成为高危人群预防肿瘤发生的靶标是很有必要的。现在对肿瘤的治疗方法通常都是提高肿瘤抑制基因的活性, 但是这种方法会不会加速患者的衰老、导致痴呆等一些与衰老有关的老年疾病?而且, 一些抗衰老的药物会不会增加患癌症的风险?这些问题都有待进一步的研究探讨。
而癌基因在肿瘤防治中的作用可以诱导细胞衰老, 并且这种衰老发生在癌前病变中。与恶性肿瘤不一样的是, 癌前病变可停止甚至逆转。所以由癌基因诱导的衰老给肿瘤的发展设置了障碍。当机体一旦发生恶性肿瘤, 肿瘤细胞中的衰老并非完全无能为力, 只要肿瘤抑制基因重新表达, 或者癌基因失活, 肿瘤细胞仍有衰老的可能。因此细胞衰老的标记物可以作为肿瘤早期标志物, 为提前发现肿瘤和肿瘤的产生提供了依据。但是在复杂的研究背后, 仍然存在问题, 如癌基因可以诱导衰老又可以导致癌前病变, 这二者孰先孰后值得进一步的研究。
细胞衰老 篇2
一、教学目标: 知识目标：
a、描述细胞衰老的特征
b、简述细胞凋亡和细胞坏死的区别 能力目标：
养成资料收集和分析的能力 情感目标：
养成主动关注老人的情感态度
二、教学重难点 教学重点：
a、个体衰老与细胞衰老的关系 b、细胞衰老的特征 c、细胞凋亡的含义 教学难点： 细胞凋亡的含义
三、知识考点： a、细胞衰老的特征
b、细胞凋亡与细胞坏死的区别
四、典型例题
1、下列关于细胞衰老的叙述中,不正确的是（）A.细胞衰老是细胞生理生化发生复杂变化的过程
B.白化病患者的头发是白色的是头发基部黑色素细胞内酪氨酸酶活性降低所致
C.衰老细胞的细胞膜通透性改变,使物质运输功能降低 D.衰老细胞内水分减少,体积变小,代谢速度减慢 答案:B
2、老年人有老年斑,对此最恰当的解释是（）A.细胞内水分减少,细胞萎缩
B.细胞核体积增大,染色质收缩,染色加深 C.细胞中酪氨酸酶活性降低 D.细胞内的色素积累 答案:D 2．关于细胞凋亡与细胞坏死，下列说法正确的是(多选)（）A．细胞凋亡是由细胞内的遗传物质控制的 B．细胞死亡是细胞凋亡的同义词
C．细胞坏死受到严格的由遗传机制决定的程序性控制
D．细胞的自然更新、被病原体感染的细胞清除也是通过细胞凋亡来完成的 答案：A、D
五、课后练习
1.检测某动物组织细胞,发现有机物的分解缓慢,酶的催化效率极低。则该细胞正在（）A.分化 B.分裂C.癌变 D.衰老
2.下列哪项不是细胞凋亡的意义?（）A.细胞凋亡是生物体正常发育的基础 B.细胞凋亡能维持组织中细胞数目的相对平衡 C.细胞凋亡是机体对外界刺激的反应 D.细胞凋亡是机体的自我保护机制
3.下图所示动物胚胎发育过程,正常情况下在2~11阶段一般不会发生的现象是()
A.细胞体积减小B.细胞衰老 C.细胞有丝分裂D.细胞分化
细胞衰老 篇3
一、细胞分化和细胞的全能性
细胞分化是指在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。上图中过程B表示的就是细胞分化，产生b、c、d、e之间差别的原因是基因的选择性表达。若a是植物细胞，d能在体外条件下培养成一个植物体，说明d细胞具有全能性。
例1 下列能说明某细胞已经发生分化的是（ ）
A.进行ATP的合成
B.进行mRNA的合成
C.存在血红蛋白
D.存在纤维蛋白原基因
解析 特异性蛋白合成的实质在于基因的选择性表达，因此，看某细胞是否已发生分化，关键看细胞的特异性蛋白是否合成。血红蛋白是红细胞的特异性蛋白，具有运输氧气的作用，故C项正确；而ATP、mRNA和纤维蛋白原基因在细胞中普遍存在，不能作为细胞分化的依据。
答案 C
点拨 细胞分化是生物个体发育的基础，使多细胞生物体中细胞趋向专门化，利于提高各种生理功能效率。
例2 下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是（ ）
A.玉米种子萌发长成新植株
B.小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞
C.小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株
D.胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株
解析 “细胞全能性”是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整新个体的潜能。选项A所述内容是玉米的胚后发育过程，起点并不是细胞；选项B并没有得到完整的新个体；由于题干中要求体现的是“体细胞全能性”，花粉属于生殖细胞；胡萝卜根韧皮部细胞是已分化的细胞，经组织培养后得到了完整的新植株，故D项正确。
答案 D
点拨 细胞分化和细胞全能性区别和联系如下表：
二、细胞衰老的代谢与核变化
例3 下列关于细胞衰老的叙述，不正确的是（ ）
A. 衰老的细胞内水分减少，结果使细胞萎缩，新陈代谢速率减慢
B. 衰老的细胞，细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低
C. 细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累，从而影响新陈代谢
D. 衰老细胞的呼吸速率加快，细胞核体积变小，染色质固缩
解析 衰老细胞的呼吸速率减慢，细胞核体积增大，染色质固缩、染色加深。
答案 D
点拨 细胞衰老特征的记忆口诀：
三、细胞凋亡和细胞坏死
细胞死亡主要有细胞凋亡和细胞坏死两种形式。由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋亡；而细胞坏死是不利因素的影响下细胞被动死亡的过程。
例4 下列各项中，不属于细胞凋亡的是（ ）
A. 皮肤和消化道上皮每天都会有大量细胞死亡脱落
B. 骨折时造成的细胞死亡
C. 蝌蚪变态发育过程中尾部消失
D. 人的红细胞在经历120天左右的寿命后死亡
答案 B
解析 骨折时造成的细胞死亡属于细胞被动死亡，因此属细胞坏死，不属于细胞凋亡。
点拨 细胞凋亡由基因决定，是主动的、自行结束细胞生命的自然过程，例如女性月经期子宫内膜脱落、成熟个体中细胞自然更新、被病原体感染的细胞的清除等；细胞坏死则是受到不利因素的影响（极端的物理、化学因素或病理性刺激），是被动的，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的病理过程，例如烫伤后的皮肤黏膜的脱落、骨折时部分骨细胞死亡、吸烟者肺部细胞因尼古丁作用而死亡等。
四、细胞癌变
癌细胞是指受致癌因子的作用，细胞中遗传物质发生变化，变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。具有如下特征：适宜条件下，能够无限增殖；形态结构发生显著变化；癌细胞表面发生了变化，糖蛋白等物质减少，癌细胞之间黏着性显著降低，容易分散和转移。癌变的机理是由于原癌基因和抑癌基因发生突变。
1. 下列有关细胞分化的说法中不正确的是（ ）
A.细胞分化是遗传物质改变的结果
B.细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象
C.细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能效率
D.细胞分化是一种持久性的变化，一般来说，细 胞分化是不可逆转的
2.癌症是严重威胁人类健康的疾病之一，下列有关描述正确的是（ ）
A. 长期接触癌症患者的人细胞癌变几率增加
B. 癌症是致癌因子引发的，患癌的几率与年龄、心理状态等无关
C. 艾滋病患者与正常人患癌的几率相同
D. 亚硝酸盐可通过改变DNA分子的结构而致癌
3.关于人体细胞分化、衰老、凋亡和癌变的叙述，正确的是（ ）
A.细胞分化导致基因选择性表达，细胞种类增多
B.细胞衰老表现为酶活性降低，细胞核体积减小
C.细胞凋亡受基因控制，不利于个体生长发育
D.细胞癌变导致细胞黏着性降低，易分散转移
细胞衰老 篇4
激素“抗衰老”
衰老的激素学说认为, 人体在成长和衰老过程中, 由于激素分泌与功能下降, 逐渐呈现衰老现象。随着年龄增加, 激素的分泌异常, 机体“目标组织”对某些激素或活性物质的反应有所下降, 这样造成了机体内环境的不稳定, 从而导致衰老。
而自从上世纪90年代, 激素疗法 (HI) 被广泛用于老年功能衰退综合征, 但激素作用短暂, 长期给药带来了不可避免的副作用。抗衰老激素中, 包括褪黑激素 (MT) 、人类生长激素 (HGH) 、性激素、脱氢表雄甾酮 (DHEA) 及胸腺素等, 其中以褪黑激素应用最多。
雌激素
对于女性来说, 机体性成熟后性雌激素水平逐步下降, 尤其是停经后更会急剧下降, 由此带来的骨质疏松等一系列问题严重困扰着中老年女性的生活。
于是, “雌激素替代治疗”便成为“行之有效”的“延长青春活力的良药”。据资料显示, 应用“雌激素替代治疗”后会明显缓解更年期综合征的症状, 可减轻泌尿生殖器官的萎缩, 减少泌尿系统的感染, 减少心血管疾病, 减少更年期骨质疏松, 延缓皮肤老化等。但不正当的用量仍会带来使子宫内膜癌、乳腺癌的发病率增加的风险。
硫酸普拉酮钠 (DHEA)
拉酮钠, 是正常成人肾上腺皮质分泌的甾体, 是性激素的前体, 为人体内含量最高的甾体。它不具有雄性激素活性, 随年龄的增长而逐步下降。近年来的临床研究已证实, 脱氢表雄酮硫酸酯 (DH) 随年龄下降的水平相关与一些老年性疾病, 例如肥胖症、缺血性心脏病、糖尿病等。小剂量的补充DH可作为防治老年性疾病的良药, 但是, 大剂量的应用会导致转化为有活性的雄激素而对老年人造成危害。
干细胞“抗衰老”
机体内的细胞处于不断的更替之中, 每时每刻都有细胞衰老、死亡, 同时又有新分裂的细胞来补充, 因此细胞总量总是维持平衡。比如说, 红细胞, 每分钟要更换百万计。但是, 人一旦过了三十岁, 机体细胞的这种平衡就会不稳定, 由此而来的内环境的各项机能就会下降。
那么, 在这个过程中, 人的“一般”性的细胞是不会长期分裂的 (大约50次) 。一旦出现“细胞岗位的缺失”, 又该由谁来补充呢?
干细胞, 一类具有自我复制能力的多潜能细胞, 在一定条件下, 它可以分化成多种功能细胞, 并具有较高的端粒酶活性, 所以其可以“永葆青春”。根据干细胞所处的发育阶段分为胚胎干细胞和成体干细胞。根据干细胞的发育潜能分为三类:全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞。干细胞是一种未充分分化, 尚不成熟的细胞, 具有再生各种组织器官和人体的潜在功能, 医学界称为“万用细胞”。
一般认为, 胚胎干细胞是全能的, 具有分化为几乎全部组织和器官的能力。而成体组织或器官内的干细胞 (如造血干细胞、神经细胞) 一般认为具有组织特异性, 只能分化成特定的细胞或组织。但近些年来的研究发现, 组织特异性干细胞同样具有分化成其他细胞或组织的潜能, 这成为干细胞新应用的“试验田”。
而上文中提到的“细胞岗位缺失, 由谁来补充的”问题, 就是成体干细胞的“范围”。特定条件下, 成体干细胞可能分裂成新的干细胞, 也可能分化形成新的功能细胞。
所以, 当人们的脸上爬满“岁月的痕迹”的时候, 尤其是爱美的女性们, 十分期待可以“抚平”皱纹, 焕发青春。而从医学上看来, 衰老的出现, 无非就是细胞衰老和死亡的结果。随着时间的发展, 体内的成体干细胞群老化, 不能很好地执行提供新生功能细胞的责任。于是, 人体各系统机能下降, 皮肤也出现皱纹、松弛、干燥等老化现象。
而用干细胞美容原理就在于, 通过注入“外源性”的干细胞, 来重整功能细胞的供应系统, 增加正常细胞的数量、活性, 从而达到恢复肌肤状况, 起到“表面”对抗衰老的目的。
现今的美容市场上出现的很多以干细胞重塑功能为主导的“抗皱美容”产品, 其中的干细胞并不是单一的胚胎干细胞, 更有很多产品是以成体干细胞为主要成分的。比如说, 脂肪干细胞, 在这方面, 瑞士一些“医疗机构”已经开展的很多。但是, 这些产品的功效如何, 至今还未有详尽的说明资料和数据支持。
褪黑激素 (MT)
根据“褪黑素与衰老的松果腺学说”, 松果腺是一个多功能的器官, 称为神经内分泌的传感器。松果腺能分泌多种激素, 这些激素除了参与性腺、肾上腺功能、昼夜节律的调节外, 还具有免疫调节、清除自由基、抗氧化及镇痛、镇静的作用。松果腺的形态功能和年龄密切相关。随着年龄增长, 腺体钙化、体积缩小、重量减轻、细胞减少, 激素的合成分泌逐渐降低。
而松果腺分泌的一种重要激素——褪黑激素 (MT) 便有“人体化学生物钟”之称, 主要是因为MT控制并指挥着分泌各种激素, 调节器官系统功能, 维持内环境的稳定。同时, 它又称松果体素、脑白金。具有水溶性和脂溶性的生理特性, 极易透过体内各种生理屏障, 渗入机体的任何组织和细胞的任何部位。
在人类的婴幼儿期, 夜间状态下, MT的分泌水平是最高的。一直到50岁以后, 这种激素的分泌水平会急转直下, 降到很低的水平。因此, 由MT合成的降低造成的生物钟同步作用弱化、机体内部调节功能降低, 出现渐进性、退行性变化, 表现为机体衰老。
有研究证明, 补充外源性MT可以提高人体的免疫功能, 调节血脂以及降低某些疾病的发生发展 (如乳腺癌) , 缓衰老的进程。摄入“MT”后, 可表现为“睡眠深熟、肠道功能好转、性功能改善等”。
多数学者肯定有关MT的抗衰老效应, 但不可长期大量服用以免将使松果体腺分泌功能退化。美国FDA (食品与药品管理局) 认为褪黑激素可作为普通的膳食补充剂。到目前为止, 我国卫生部先后批准了20种 (其中国产8种, 进口12种) 含有褪黑激素的产品作为“改善睡眠”保健食品。
目前, 关于MT功效、机制的进一步“挖掘”仍是研究的热点。当下, MT广泛应用于老年性失眠、时差反应综合征、关节炎、阿尔茨海默病等的治疗方面。
鲜活细胞疗法“抗衰老”
根据定义, 鲜活细胞疗法是将“动物”的不同的器官中的活细胞提取出来以用于治疗特定“人体”的功能与器官的相关疾病, 从这个层面上, 它与人体的“干细胞抗衰老”相比, 是“异源性”的。
根据“鲜活细胞疗法”的产业创始人, 外科医生保罗•尼汉 (Paul Niehans) 的观点, 某一特定器官的鲜活细胞可以激活人体对应部分的衰老和退化的的细胞, 从而实现人体器官的修复和再生, 复建人体机能。有“相同体帮助相同体”的原理之称。
经过一段时间的发展, 从羊胚胎中提取到的“羊胎素”成为理想的可用于人体注射的“鲜活细胞”。将羊胚胎组织中的“鲜活细胞”在无菌环境中萃取, 而后制备成活细胞悬浮液针剂, 经过剂量配制后植入体内。
据坊间所言, “羊胎素”针剂具有很好的“祛斑、消皱、增强皮肤弹性和光泽, 抗衰老、抗氧化, 消除疲劳、改善睡眠, 恢复体力等显著功效。适用于皮肤干燥, 皱纹增多, 面部色素斑沉的女性;内分泌失调、失眠、烦躁的更年期女性;可希望增强免疫力的体质虚弱者, 利于体力恢复。
当下市场上流行的“羊胎素”产品, 产品价格混乱, 名目众多。“羊胎素”产品有针剂 (提取技术不尽相同, 现取现用有之、冷冻待用的也有) 、胶囊、化妆品制剂等;产地有德国、澳大利亚等;提取羊群亦有不同, 黑山羊、绵羊等。
据笔者掌握的资料显示, 德国是世界上唯一经批准开展“鲜活细胞疗法”的国家, 且“德国鲜活细胞疗法”在当下的市场上甚为流行。这种疗法同样是将取自“山地绵羊美瑞诺羊的母体小羊胚胎的鲜活细胞”, 在提取75分钟之后注入体内。
细胞的衰老与凋亡 说课稿 篇5
题 目：《细胞的衰老与凋亡》
学科名称：高中生物
教 材：人教版必修1第六章第3节
适用年级：高一
设计人 ：李姗姗
第6章 第3节 细胞的衰老和凋亡
——李姗姗
一、教材分析
本节教材的主要内容分为四个部分：个体衰老与细胞衰老的关系，细胞衰老的特征，细胞衰老的原因，细胞的凋亡。
个体衰老与细胞衰老的关系这部分知识点相对比较简单，教师通过一系列的问题情境，引导学生从单细胞生物的衰老与细胞衰老的关系，到多细胞生物的衰老与细胞衰老的关系，进行深入探讨。
细胞衰老的特征是本节的重点。细胞衰老的特点很多，为了帮助学生掌握，采用图片展示、问题引导等方法，让学生通过思考，自己总结出衰老细胞的特征。
细胞衰老的原因这部分内容教材安排的是选学内容，课程标准对此没有特别要求，但却是学生比较关心的问题，对于这部分的内容将采用学生自学，然后讨论归纳的教学方法。
学习了细胞衰老，学生展开如何延缓衰老、延长寿命的话题，引入细胞死亡。强调细胞死亡的两种形式，通过对比与资料展示使学生了解细胞坏死与细胞凋亡的区别，最后举例探讨细胞凋亡的生物学意义。
二、教学目标
知识：1.掌握个体衰老与细胞衰老的关系，并描述细胞衰老的特征
2.了解细胞衰老的原因有哪些
3.简述细胞凋亡与细胞坏死的区别
能力：培养相似概念自主对比分析的思维能力
情感：1.探讨细胞的衰老和凋亡与人体健康的关系，关注老年人的
健康状况
2.培养关注社会问题、关心老人、孝敬老人的崇高美德
三、教学重难点
1.个体衰老与细胞衰老的关系，细胞衰老的特征 2.细胞凋亡的含义
3.细胞凋亡与细胞坏死的区别
四、学情分析
高中生智力水平接近成人高峰状态，意志动机的主动性、目的性增强，能掌握自己的行为。在课上能较长时间集中注意力，并能自主支配注意力方向。相比与初中，高中生自我意识进一步增强，要求别人了解、理解和尊重自己。在生物课程的学习中，学生对一些与现实生活紧密结合的知识兴趣浓厚。这节课处于高一第一学期的末尾，学生已经学习了细胞的增殖、分化的内容，对本章的内容已经有了初步的认识和理解，明确了细胞的分化、衰老和死亡是一个完整的生命过程。本节的内容比较接近现实生活，结合现实生活中的例子加以说明，可以使学生有个直观的认识，同时也可以培养学生知识的应用能力和知识的迁移能力。
五、教法分析
根据对教材的理解和分析,我采用的教学模式为“引导—发现”式, 融合讨论法、比较法、归纳法等多种教学方法，并配以多媒体辅助教学.。另外，我还将采取学生活动的教学方法，让学生真正的参与活动，而且在活动中得到认识和体验，产生践行的愿望。培养学生将课堂教学和自己的行动结合起来，充分引导学生全面的看待发生在身边的现象，发展思辩能力，注重学生的心理状况。结合本节课的内容，主要采用了以下的教学方法：
1、直观演示法：利用图片的投影等手段进行直观演示，比如在讲到细胞衰老的特征时，可用图片进行比较，以此来激发学生的学习兴趣，活跃课堂气氛，促进学生对知识的掌握。
2、集体讨论法：针对课堂上提出的问题，组织学生进行集体和分组讨论，促使学生在学习中解决问题，培养学生解决问题的能力以及团结协作的精神。比如在比较细胞凋亡与坏死的区别时可以让学生先进行小组讨论，再进行总结，而不是单一地接受教师传授的观点。
3、活动探究法：引导学生通过活动形式获取知识，以学生为主体，使学生的独立探索性得到了充分的发挥，培养学生的自学能力、思维能力、活动组织能力。如促使学生在课余时间以小组形式通过上互联网、进行问卷调查、走访政府有关部门等方式搜集有关社会老龄化的资料，完成后每组交一份活动报告。
六、教学过程设计 1.导入新课
通过观看电影《童梦奇缘》中刘德华扮演的光仔，从13岁到83岁个阶段的照片集锦，让学生清楚看到衰老随着时间推移的脚步，产生学习兴趣。
细胞作为生物体结构和功能的基本单位，生物体会经历衰老的生命历程，有一定的寿命，细胞自然也有自己的寿命，从而让学生了解到细胞也有其衰老过程，并有一个初步概念。2.个体衰老与细胞衰老的关系 a.单细胞生物的个体衰老：
（课件展示草履虫图片，学生自主讨论对于单细胞生物，个体衰老与细胞衰老的关系）
教师最后做出总结：单细胞生物 细胞衰老=个体衰老 b.多细胞生物的个体衰老：
（展示资料《人体各种细胞的寿命》，学生思考问题老年人体内有无幼嫩细胞，年轻人体内有无衰老细胞，并讨论对于多细胞生物，个体衰老与细胞衰老的关系）
教师总结：多细胞生物
细胞衰老≠个体衰老
个体衰老以细胞衰老为基础，体内多数
细胞的衰老就表现出个体的衰老。
3.细胞衰老的特征
（课件展示老人与幼儿的对比图片，学生根据生活经历，讨论人体衰老都有哪些特征，教师根据学生讨论得出的人体衰老特征，详细分析各个衰老特征是由何种细胞衰老特征产生的）
最后，引领学生对细胞衰老的特征进行总结。4.细胞衰老的原因：
（学生自主学习课本122页内容，讨论回答课件展示问题：
1.细胞衰老原因的两大学说是什么？
2.自由基的定义，并概括自由基学说的内容
3.端粒的定义，并概括端粒学说的内容）
根据学生的回答，总结上述问题，及细胞衰老各学说的主要内容。5.细胞的衰老与凋亡：
课件展示胎儿手发育和蝌蚪发育成青蛙尾部消失的图片，引出细胞凋亡概念，并对此概念举例讲解。
课件展示细胞凋亡与细胞死亡对比图片，结合上述讲解内容，学生自主对比总结细胞衰老与凋亡的区别。教师根据学生的回答，进行最后的补充与总结。6.课堂小结
1.个体衰老与细胞衰老有什么关系？ 2.细胞衰老的特征是什么？ 3.细胞衰老的原因有哪些？ 4.细胞凋亡的含义是什么？它与细胞坏死有什么区别?（学生根据所学自主复习，整理回答，根据学生回答总结本节课内容，习题练习加强巩固）7.课后作业布置
七、板书设计
第3节 细胞的衰老和凋亡
一、个体衰老与细胞衰老的关系： 1.单细胞生物 细胞衰老≒个体衰老 2.多细胞生物 细胞衰老≠个体衰老
个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程
二、细胞衰老的特征：
1.细胞水分减少，细胞萎缩，体积变小，细胞新陈代谢速率减慢
2.细胞内多种酶的活性降低
3.细胞内色素积累
4.细胞膜通透性改变，物质运输功能降低
5.细胞内呼吸速率减慢，细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩，染色加深
三、细胞衰老的原因：
1.自由基学说
2.端粒学说
四、细胞凋亡：
1.概念
2.意义
细胞衰老 篇6
全国人大常委、卫生部原副部长、中国工程院院士王陇德在会上指出,抵抗衰老作为长寿的一项重要内容,代表了人类直面自然而又不屈服于自然的顽强精神,这也是人类自有历史以来,孜孜以求的伟大目标。抗衰老知识的积累和所取得的成果也是科学发展的重要标志,是为了抵御疾病、延长寿命,是在做对抗衰老的工作。
现任的瑞士联邦国家议员、日内瓦州副州长Mr.LucBarthassat巴萨赛特·拉斯指出,瑞士的活细胞技术在医学领域应用很广,加上中国悠久的传统,如果双方加强沟通与合作,将使得细胞抗衰老技术在健康领域能够得到更快更好的发展。
据悉,活细胞抗衰老的应用早就已经开始,而且目前已取得了一定的成就。实际上活细胞抗衰老早已从单纯的美容向机体细胞更新全面发展,这次研讨会将活细胞抗衰老疗法推向了一个新的起点。
人民日报社健康时报的副总编赵安平说,“首届活细胞抗衰老专家研讨会”的目的是在研讨温家宝总理阐释“十二五”规划主要目标时,提出的一个非常重要的目标:“十二五期间人均预期寿命提高1岁”,这一目标表达了广大中国人民迈向小康社会过程中追求长寿的理想。
瑞士LFS抗衰老中心亚太区战略发展总监丹尼尔在说到人口健康状况时提到,中国国务院2011年9月《中国老龄事业发展“十二五”规划》指出,有统计数据显示,从2011年到2015年,中国60岁以上老年人将由1.78亿增加到2.21亿,平均每年增加老年人860万;老年人口比重将由13.3%增加到16%,平均每年递增0.54个百分点;严重加大了家庭、企业和社会负担;如何逆转衰老,保持年轻活力,已成为一个亟需解决的世界性难题!
军事医学科学院基础所转化医学研究室主任于继云在“中国干细胞临床研究最新成果及临床应用的报告”中指出,在人的整个生命过程中,身体细胞不断在代谢更新,这所有的更新和维持都源于细胞的不断分裂和分化。细胞是当前所知的身体中最重要的生命资源,保证身体持续不断的更新和生长,所以说人体衰老其实只是细胞的衰老。
中国高端健康权威专家、瑞士LFS公司亚太区首席顾问梅德辉先生说,机体免疫力的强弱决定抵抗外界病毒的能力。拥有强大的免疫力是身体健康、保持年轻活力的关键所在。羊胚素活细胞与脂肪活细胞疗法的问世,使人类能以一种纯天然、无需食用化学药剂的方法恢复青春。
细胞衰老 篇7
关键词：海马神经元,衰老,衰老相关的β半乳糖苷酶
衰老相关的β半乳糖苷酶(Senescence associated β-galactosidase,SA-β-GAL)是目前被广泛采用的一种生物学标记物,它在衰老细胞中表达升高,因此成为鉴定细胞衰老的一个标志[1,2]。值得提出的是,有些衰老的生物学标记并不具有普遍性,SA-β-GAL作为一个衰老的生物学标记在体外检测复制衰老的细胞已经得到了广泛的认可[3],但其是否能够用于检测衰老神经元,目前尚未得到证实,因此在应用上应加以验证。目前对衰老细胞的研究,衰老细胞从形态学上表现为细胞变大,变扁平[4],然而在除此以外还有端粒变短,细胞周期停滞等特征,而鉴于神经元属于静止细胞,因此在衰老细胞鉴定生物学标记的选择时具有特异性,本研究拟对培养不同天数的海马神经元进行SA-β-GAL染色,从而鉴定衰老的海马神经元,同时验证SA-β-GAL在海马神经元应用的可靠性。
1材料与方法
1.1海马神经元原代培养
分别取6月龄及18月龄雄性SD大鼠各2～3只,进行海马神经元原代培养。取海马组织:全身75%酒精消毒,断头取脑,将整个脑组织置于冷的HBSS(无Ca2+Mg2+)平衡液中,利用弯头玻璃棒将两侧海马完整取出。HBSS液洗4次,去除混杂的血管和血液。胰酶消化:用剪刀将海马组织剪成1mm3的小块,用HBSS洗4次,0.25%的胰酶37℃消化15min。终止消化:加入终浓度为10%的胎牛血清孵育5min终止消化,随后用HBSS洗4～5次去除残留的胎牛血清。吹打细胞:在15mL离心管中加入5mL Neurobasal A用Pasteur管吹打组织碎块,将浑浊的上清液收集到另一个15mL离心管中,200g离心10min,弃上清。接种细胞:沉淀用Neurobasal A液加B27重悬,在24孔板中接种在100mg/mL poly-L-lysine处理过的盖玻片上,密度约5～8×105cells/mL,在37℃,5%CO2培养箱中培养。在培养第五天加入10mmoL阿糖胞苷抑制胶质细胞和纤维母细胞生长,从接种第六天起可进行实验。
1.2SA-β-GAL的细胞化学检测
分别取细胞接种后第6d、10d和14d的培养神经元在4%的多聚甲醛中室温固定15min,-20℃保存。接种细胞的盖玻片在室温下放置约30min,用X-Gal洗液(100mM磷酸钠;2mM MgCl2;0.01%脱氧胆酸钠)洗三次,每次15min,用X-Gal染液(100mM磷酸钠,2mM MgCl2,150mM氯化钠,0.01%脱氧胆酸钠,0.02% NP-40,5mM铁氰化钾,5mM亚铁氰化钾,1mg/mL X-gal)在37℃避光16～18h,PBS清洗3次,0.1%核固红室温复染20min。晾干后中性树胶封片,光镜下观察,拍片,计数。
2结果
SA-β-GAL阳性率均随着培养时间延长而增加,在培养6d的神经元SA-β-GAL阳性表达较少,而在10d和14d的神经元中表达明显增加(p<0.001),同时培养10d的18月龄组比6月龄组阳性率明显增加(p<0.05),然而在培养14d时两组阳性率差别不明显,表1所示。
**与培养6天相比p<0.01,▲与6月龄相比p<0.05
3讨论
本研究结果提示,随着培养时间的延长,成年海马神经元中的衰老神经元明显增加,与新生大鼠海马神经元培养相比,成年大鼠神经元存活时间较短,出现SA-β-GAL阳性染色的时间较早(未发表)。在本研究中发现老年大鼠在海马神经元的体外培养中,出现SA-β-GAL标记的衰老细胞较青年大鼠早,然而在延长培养后期,衰老细胞已趋向于饱和,而此时差别并不明显。SA-β-GAL是目前比较普遍应用的衰老生物学标记物[1],多数的研究应用于复制衰老,而复制衰老是指真核细胞在完成有限分裂次数后,丧失合成DNA的能力,导致增殖能力丧失而仅维持细胞基本的代谢能力的状态,比较经典的复制衰老的细胞模型是人二倍体细胞(human diploid fibroblasts,HDFs)[2,5]。然而,神经元属于静止细胞,在体外培养中不再增殖和分裂,并且在体外研究中建立稳定可靠的衰老神经元的模型是研究中枢神经系统衰老的基础,SA-β-GAL在成年大鼠神经元培养中的成功应用,不仅使细胞培养的来源更加广泛,并且缩短了研究周期。除SA-β-GAL标记外,衰老的细胞还具有细胞变大,变扁平的形态学特点,然而在本研究中,延长培养的神经元形态学改变不明显,因此SA-β-GAL是一个比较敏感的生物学指标,在以往的研究中,我们分别在不同年龄大鼠的大脑皮层和海马区应用了SA-β-GAL标记了衰老神经元[6,7],本结果利用体外培养的方式进一步验证了结果的可靠性。
参考文献
[1] Dimri,G.P,X. Lee,G. Basile,et al. A biomarker that identifies senescent human cells in culture and in aging skin in vivo [J].Proc Natl Acad Sci U S A,1995,92(20):9363～9367.
[2]Chen,Q.M.Replicative Senescence and Oxidant-Induced Pre-mature Senescence:Beyond the Control of Cell Cycle Check-points[J].Ann.N.Y.Acad.Sci,2000,908(1):111～125.
[3]Honda,S.L.M.Hjel meland,and J.T.Handa.Senescence as-sociated beta galactosidase activityin human retinal pigment epi-thelial cells exposedto mild hyperoxiain vitro[J].Br J Ophthal-mol,2002,86(2):159～162.
[4] Arking,R. Multiple longevity phenotypes and the transition from health to senescence [J].Ann N Y Acad Sci,2005,1057:16～27.
[5]Dumont,P,M.Burton,Q.M.Chen,et al.Induction of replica-tive senescence biomarkers by sublethal oxidative stresses in normal humanfibroblast[J].Free Radic Biol Med,2000,28(3):361～373.
[6]Wang BH,F.Y,Shi GZ,Xu MY,Geng YQ,Xu XH,Xu JJ.Clo-ning of LASS1Gene and Primary Study on The Association of Its Expression With Neuron Agingin Rat Cerebral Cortex[J].Prog Biochem Biophys,2006,33(8):760～768.
细胞衰老 篇8
案例设计
导入
教师创设问题情境:多细胞生物体一般由数亿万计的细胞构成。以人类为例, 成年人体大约含有1014亿个细胞, 数量大、种类繁多, 这些细胞又构成了不同的组织。这些细胞为何形态多样、功能各异?
任务和问题
利用Front Page将已有资源制成网页。分4个学习小组, 分别完成以下任务。
1.完成导入阶段创设问题。
2.当今热门话题“克隆人”真的可能吗?
3.患癌症的原因是什么?你认为人人都有可能得癌症吗?人类能征服癌症吗?
4.人的寿命与细胞衰老、死亡有密切的关系。有资料表明现代人生活压力大, 开始衰老的年龄段也在提前, 你怎样看待这个问题?
资源
书本资源:生物 (必修一) 。
互联网资源:人民教育出版社、高中生物电子课本、中学生物教育教学资源等。过程
1.分组深入:小组中每个成员都要根据不同角色的要求, 承担小组协同工作中的一部分任务。
2.活动指南: (1) 每个Web Quest学习小组的1~2位成员, 必须选择3组活动中的一组进行探索。 (2) 阅读所有文档, 并以此和你的小组任务联系起来。 (3) 记录或拷贝引用文档的URL, 以便论证观点时引用。 (4) 提炼所学知识, 将其转化成辩论的主要观点。
3.论述学习到的知识并展开辩论。
4.各组代表演示本组处理的信息。
5.继续讨论共同的任务: (1) 如何才能提高人的寿命和人的生活质量? (2) 网络化学习的优、缺点?
6.网上交流:组长展示协作完成的演讲文档和网页
评估
设立10个评估项, 包括:按时完成任务、搜索信息能力、信息组织能力、小组协作能力、独立工作能力、演讲文档、Web网页、演讲过程、演示过程、学习总结。并设立评分标准:一般 (5分) 、好 (6分) 、很好 (10分) 。
评价方案
达标评价:以课本的复习题来检测学习者对知识的掌握情况。诊断评价:以论文中的评估方案对学习者的能力进行测评。
●教学反思
1.在采用“任务驱动法”时要给学生创造真实、与生活联系紧密的问题情境, 因为学生的思维活动是建立在浓厚的兴趣和丰富的情感基础上的。
2.在采用“任务驱动法”时, 一节课的内容好比一个大任务, 要把大任务分为若干小任务, 每一个任务的确立都要根据学生的现有知识状况和教学内容的统筹安排而定。
汤益松江苏省溧阳市棣头中学
趣。同时通过学生的自主学习, 培养学生综合分析, 处理信息的能力以及解决实际问题的能力。
内容
给学生创造真实、与生活联系紧密的问题情境, 给学生指定方向, 同时唤起他们的学习兴趣。
把大任务分为若干小任务, 使学生明确各自的学习任务, 各小组通过网络搜索解决问题, 培养学生的合作学习和自主解决问题的能力, 分组有利于学生归属感的形成。
资源经过预选, 以便学生能在主题上集中注意力, 而不是漫无目的地网上冲浪。
从不同角度研究, 提高了学习效率, 并通过论坛发帖、小组讨论、演示汇报的方式使学生分享智慧和获取的资源。在完成“任务”中培养学生的思考习惯、分析解决问题的能力, 并获得完成任务时的成就感, 激发学生进一步求知的欲望。
体现过程的全新学习理念, 充分肯定自己, 树立学习信心。
促进学生获取信息能力、评价分析能力的发展。
细胞衰老 篇9
蜂花粉是工蜂将采集到的植物精细胞与自己特殊的腺体分泌物、唾液和花蜜混合而形成的“花粉团”, 是典型的虫媒花粉[3]。据报道, 蜂花粉含有蛋白质、碳水化合物、不饱和脂肪酸、各种维生素等[4,5]营养物质, 具有多种保健和治疗作用[6]。试验旨在探讨蜂花粉对高度衰老的第四双小核草履虫细胞抗衰老的效果, 现报道如下。
1 材料与方法
1.1 试验动物
第四双小核草履虫接合型Ⅶ和接合型Ⅷ, 哈尔滨师范大学史新柏教授于2002年9月份赠予, 在沈阳农业大学生物科学技术学院动物学研究室多年保种培养 (置于4 ℃, 30 d更换1次培养液) 。
1.2 仪器和试剂
蜂花粉 (江山牌破壁蜂花粉) , 购于沈阳市同仁堂药店;超氧化物歧化酶 (SOD) ELISA试剂盒, 购于上海沪峰生物科技有限公司;考马斯亮蓝、磷酸、无水乙醇、冰醋酸、三氯乙酸、盐酸、亚硫酸氢钠、派洛宁G、甲基绿、醋酸、醋酸钠, 均为市购;光学显微镜 (OPTEC) , 购自重庆奥特光学仪器有限公司;体视显微镜 (TOKYO) , 购自日本奥林巴斯公司;酶标仪 (WD-9417B) , 北京六一厂制造;低速离心机 (SC-36TZ) , 购自科大创新股份有限公司中佳分公司;分光光度计 (722S) , 购自上海精密科学仪器有限公司;玻璃匀浆器、载玻片、盖玻片、胶头滴管、凹玻片、小试管等。以上试剂和仪器均由沈阳农业大学生物科学技术学院发育生物学教研室提供。
1.3 第四双小核草履虫衰老无性系的获得
将保种培养的第四双小核草履虫从4 ℃环境中取出, 逐渐升至室温 (20 ℃左右) , 先给予充足食物使其处于旺盛的无性繁殖状态, 然后停止供食使其处于饥饿状态, 将接合型Ⅶ和接合型Ⅷ混合, 在镜下选出状态良好的接合对, 转入事先放好培养液的凹玻片中培养。接合生殖约15 h后将两虫体分开, 后分别分裂为4个后代, 将这8个后代分别建立原培养, 备用 (有些后代细胞因环境条件和自身因素不会成活) [7]。在成活的原培养中选取虫体状态良好的1组, 挑选其中1个草履虫置于凹坑中培养至大量。为保证其细胞走向老化, 保证每个原培养不发生自配 (autogamy) , 始终维持无性系 (clone) , 将虫体置于26 ℃恒温光照培养箱中, 始终保持饱食分裂状态, 保证虫体不进行任何形式的受精作用[8]。在这种条件下草履虫细胞平均每天分裂5代, 连续培养40 d后, 虫体处于分裂200代左右的状态, 处于由成熟走向衰老的过程, 此时的草履虫可用于本抗衰老研究。分裂至50代时, 从原培养中分离若干细胞置于4 ℃下进行低温培养, 减缓其分裂速度, 作为该抗衰老试验中的年轻细胞对照组。
1.4 第四双小核草履虫细胞的蜂花粉培养
试验前选取双球形分裂后期细胞, 目视其分开, 取此姐妹细胞之一入衰老试验组, 姐妹细胞之二入衰老对照组。2组的细胞均单个培养在凹玻片中, 用等量培养液进行常规培养。将蜂花粉用研钵研碎为更细小的颗粒, 每次取出大致相同的量 (约0.01 g) 加入衰老试验组培养液中。2组在相同温度下培养 (室温21 ℃左右) 。每天更换1次培养液 (衰老试验组同时更新蜂花粉) , 同时记录2组姐妹细胞各自的分裂次数, 按照原生动物计数原则更换培养液时只留1个子细胞, 分出其余繁殖出的细胞弃之。
1.5 蜂花粉对第四双小核草履虫衰老细胞分裂次数和寿命影响试验
依照1.4所述方法培养衰老试验组和衰老对照组细胞, 如此直至2组细胞均因衰老而死亡为止 (可设多组平行试验) 。整理和对比2组衰老细胞的平均分裂次数和存活天数。
1.6 蜂花粉对第四双小核草履虫衰老细胞SOD活力的影响试验
依照1.4所述方法培养衰老试验组和衰老对照组细胞, 培养30 d左右, 开始测定SOD之前7天将培养草履虫的凹玻片转入恒温光照培养箱 (26 ℃) , 给予充足食物将其培养成大量, 备用。青年组为将分裂50代后保存于4 ℃中的细胞取出, 加温至室温, 给予充足食物繁殖至80代, 备用。将培养液用低速离心机离心, 并应用细胞计数器计算草履虫细胞密度, 通过调整培养液控制其密度, 估算质量分数, 应用匀浆器制成1%匀浆, 备用。应用考马斯亮蓝法测定蛋白含量, 按照SOD ELISA试剂盒的操作过程应用酶标仪测定OD值, 并计算SOD活力。
1.7 测量试验组和对照组草履虫核体比的方法
依照1.4所述方法将衰老试验组和衰老对照组细胞分别培养至分裂280代左右、青年组细胞分裂至80代左右时, 分别在3组中选取运动速度快而灵活、形态饱满和摄食能力强的虫体若干, 参照常规孚尔根染色方法将草履虫细胞染色, 着重显示草履虫的大核[9]。从制备好的装片中选取形态规整、染色理想、大核清晰的虫体100只, 于带测微尺的光学显微镜下测量每个虫体的大核长度和体长, 分别记录测量结果, 并计算大核长和体长之比 (简称核体比) 。
2 结果
2.1 蜂花粉对第四双小核草履虫衰老无性系细胞分裂速度和寿命的影响
用研碎的破壁蜂花粉粉末培养第四双小核草履虫无性系细胞, 采用姐妹细胞单个分离法培养, 共培养了4对姐妹细胞。试验组 (姐组) 每毫升培养液内加蜂花粉粉末0.01 g, 其他条件与对照组 (妹组) 完全相同, 经97 d的培养记录, 计算并整理后, 结果见表1。
2.2 蜂花粉对第四双小核草履虫衰老无性系细胞SOD活力的影响
青年组、衰老对照组和衰老试验组分别设置6组平行试验, 应用考马斯亮蓝法测定蛋白含量, 用SOD试剂盒测定并计算活性, 测定结果见表2。
注:与衰老对照组比较, a表示平均分裂总次数差异显著 (P<0.05) , b表示平均存活天数差异显著 (P<0.05) 。
注:同列数据肩标字母不同表示差异显著 (P<0.05) 。
2.3 蜂花粉对第四双小核草履虫衰老无性系细胞核体比的影响
应用孚尔根染色方法将各组选出的100只草履虫进行染色, 着重显示大核, 在光学显微镜下测定大核长、体长并计算核体比, 结果见表3。
注:同列数据肩标字母不同表示差异显著 (P<0.05) , 相同表示差异不显著 (P>0.05) 。
3 分析与讨论
第四双小核草履虫为纤毛原生动物, 它们无性系的寿命可以通过细胞分裂次数和总存活时间来评价。第四双小核草履虫无性系分裂到300代左右如不发生有性繁殖, 就会同多细胞动物一样因为衰老而走向死亡。基于该特点在应用纤毛虫作为动物模型进行衰老问题的研究时, 分裂次数和存活时间通常作为初步判断衰老的指标之一[7,8,9]。纤毛虫具有两类细胞核, 其中大核为营养核。大核的基因组是高度的多拷贝, 因此, 大核DNA的消减不会影响依然完整存在的基因组行使功能, 而继续维持草履虫的寿命;但在衰老的细胞中, 大核长度和虫体长度的比值 (简称核体比) 明显小于年轻的细胞。Y.Takaki等[10]对这一现象进行了初步阐释, 即随着草履虫的细胞逐渐走向衰老, 大核DNA含量明显降低, 这造成了大核发生皱缩, 体积明显减小, 长度缩短, 细胞最终衰老、死亡, 与核物质的减少和核体积的变小应该有密切关系。在这种衰老过程中, 草履虫的体长也呈现出逐渐缩短, 这可能与细胞质的流失和其他细胞器的皱缩有关。但本试验结果表明, 这种变化程度相当低, 远远小于大核长度的缩短。由此可知, 核体比可以作为初步判断草履虫细胞衰老的一项形态学指标。
动物体和细胞的衰老与自由基反应异常的关系已经被众多研究者所证实, 自由基的清除能力作为较有说服力的衰老指标之一已经广泛应用于衰老与抗衰老的研究。机体内时刻产生着活性氧基团 (reactive oxygen species ROS) , 同时又具有自由基 (free radical) 清除体系, 二者保持着动态平衡, 随着机体衰老, 这种平衡被打破, 造成自由基过剩。过剩的自由基可攻击细胞膜及生物大分子, 可以引起一系列的反应, 包括不饱和脂肪酸的脂质过氧化反应、核酸及蛋白质分子交联、DNA基因突变及生物酶活力下降, 这些变化将导致细胞功能严重受损[11]。SOD对于清除体内自由基具有重要作用, 许多抗衰老药物的作用机理在于作用于SOD基因, 影响SOD合成途径, 促进SOD分泌从而增强清除机体自由基的能力。在抗衰老研究中检测SOD活性可作为判断衰老程度的重要指标[12]。
本试验结果表明:蜂花粉显示出显著的抗第四双小核草履虫细胞衰老效果。试验所应用的衰老试验组、衰老对照组及青年组细胞均为姐妹细胞, 姐妹细胞的遗传及生理基础相同, 但在蜂花粉的作用下, 试验组细胞的衰老进程大为延缓。表1中蜂花粉培养衰老试验组细胞平均分裂总次数为143.00次, 平均存活天数为92.50 d。衰老对照组细胞平均分裂总次数为112.25次, 平均存活天数为75.00 d。这2项指标衰老试验组均显著高于衰老对照组 (P<0.05) 。由表2的数据可以看出, 衰老试验组SOD活性为333.507 nU/mg, 衰老对照组SOD活性为271.234 nU/mg, 衰老试验组显著高于衰老对照组 (P<0.05) 。说明添加蜂花粉后显著增强了细胞SOD活力。表3数据显示:衰老试验组第四双小核草履虫的平均核体比为0.333, 衰老对照组为0.288, 二者差异不显著 (P>0.05) 。衰老试验组、衰老对照组与青年组相比均差异显著 (P<0.05) 。该结果进一步证实了核体比可作为判断原生动物衰老程度的指标, 但蜂花粉对该项指标的影响并不显著。
通过这些试验数据得出结论:蜂花粉对衰老的第四双小核草履虫细胞具有缓解细胞凋亡、延长细胞寿命、促进SOD的分泌增强其活性及缓解大核DNA含量降低延缓细胞器凋亡等作用, 但在短期作用下与青年细胞仍存在显著差异 (P<0.05) 。本研究对蜂花粉的抗衰老作用进行了初步研究, 为蜂花粉用于预防保健和防病治病提供了理论依据, 并为原生动物模型应用于抗衰老研究提供了有价值的参考。蜂花粉对动物体的抗衰老作用还需进一步探讨和研究, 特别是应对其有效成分的鉴定及产生抗衰老作用的机理进行详细而深入的分析。
参考文献
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