人體衰老的原因.doc

探究人體衰老的原因 區(qū)紀(jì)彤 盧潔瀅廣州市江南外國(guó)語(yǔ)學(xué)校摘要：通過(guò)在互聯(lián)網(wǎng)和各種文獻(xiàn)搜集相關(guān)的信息資料，我們探究了人體衰老的原因。分析原因有二：細(xì)胞的衰老和凋零。一、人體衰老的概念衰老，又稱老化，通常指生物發(fā)育成熟后，在正常情況下隨著年齡的增加，機(jī)能衰退，內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性下降，建構(gòu)中心組分退行性變化，趨向死亡的不可逆現(xiàn)象。對(duì)多細(xì)胞生物而言，細(xì)胞的衰老和死亡與機(jī)體的衰老和死亡是兩個(gè)概念，機(jī)體的衰老并不等于所有細(xì)胞的衰老，但是細(xì)胞的衰老是同機(jī)體的衰老緊密相關(guān)的。衰老是一種常見(jiàn)的現(xiàn)象，但嚴(yán)格地說(shuō)，衰老并沒(méi)有明確的指標(biāo)體系。一般是指機(jī)體的形態(tài)，結(jié)構(gòu)和生理功能出現(xiàn)退行性變化的現(xiàn)象，也可簡(jiǎn)單地理解為是一種有機(jī)體的死亡危險(xiǎn)隨年齡增加而增大的現(xiàn)象。衰老和死亡是生命的基本現(xiàn)象，是生命有機(jī)體新陳代謝的具體表現(xiàn)形式之一。生命要不斷地更新，種族也要不斷地繁衍。而這種過(guò)程就是在生與死的矛盾中進(jìn)行的。至少?gòu)募?xì)胞水平來(lái)看，衰老和死亡是不可避免的。機(jī)體的衰老死亡在一定程度上表現(xiàn)在細(xì)胞的衰老死亡上。也就是說(shuō)，人體衰老的主要原因有二：細(xì)胞衰老和細(xì)胞凋亡。二、人體衰老的原因細(xì)胞衰老 人體的衰老是以細(xì)胞總體的衰老為基礎(chǔ)的，也就是說(shuō)，細(xì)胞衰老是機(jī)體衰老的基礎(chǔ)，也就是老年病的發(fā)病基礎(chǔ)。其本質(zhì)在于細(xì)胞是有壽命的。這主要體現(xiàn)在細(xì)胞分裂是有限的，如人的二倍體細(xì)胞平均只能穿帶4060次。 在1961年Hayfickce和Moorhead便將人的正常二倍體成纖維細(xì)胞在體外連續(xù)培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)不論怎么完善培養(yǎng)條件，細(xì)胞都不能無(wú)限分裂下去，最終都會(huì)走向衰老、退化和死亡。他們的研究結(jié)果表明，細(xì)胞，至少是培養(yǎng)的細(xì)胞。不是不死的，而是有一定的壽命；他們的增殖能力并不是無(wú)限的，而是有一定的界限，這就是Hayfickce界限。 此外，Hayfickce還發(fā)現(xiàn)，從胎兒肺得到的成纖維細(xì)胞可在體外條件下傳代50次，而從成人肺組織得到的成纖維細(xì)胞只能傳代20次就走向死亡，可見(jiàn)細(xì)胞的增殖能力與供體年齡呈負(fù)相關(guān)。 Hayfickce通過(guò)對(duì)不同生物的胚成纖維細(xì)胞的體外培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)物種壽命和培養(yǎng)細(xì)胞的傳代數(shù)之間存在著確切的相互關(guān)系。例如，Galapagos龜平均最高壽命最長(zhǎng)，達(dá)175歲，其培養(yǎng)細(xì)胞的傳代數(shù)亦最多，達(dá)90125次，小數(shù)的平均最高年齡為3.5年，其培養(yǎng)細(xì)胞的傳代次數(shù)亦少，僅1428次。 Hayfickce還通過(guò)比較年老細(xì)胞和年輕細(xì)胞細(xì)胞核和細(xì)胞體的融合情況得出結(jié)論決定細(xì)胞衰老的是細(xì)胞核而不是細(xì)胞質(zhì)。至此，Hayfickce界限，即關(guān)于細(xì)胞的增殖能力和壽命是有限的觀點(diǎn)，它表明細(xì)胞的衰老是不可避免的，衰老的原因在于細(xì)胞的本身。而細(xì)胞衰老的體征則有表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)： 1、細(xì)胞內(nèi)水分減少。衰老細(xì)胞內(nèi)水分減少，而原生質(zhì)中不溶性蛋白質(zhì)增加，使原生質(zhì)硬度增加，同時(shí)，細(xì)胞形狀也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變。細(xì)胞體積減少，細(xì)胞失去正常應(yīng)有的球形。導(dǎo)致細(xì)胞硬度增加，代謝速度減慢而趨于老化。 2、細(xì)胞膜的變化。衰老細(xì)胞的細(xì)胞膜表現(xiàn)為流動(dòng)性減弱，脆性增加。細(xì)胞間隙連接的減少，使細(xì)胞間代謝協(xié)作減少了。 3、細(xì)胞器的衰老變化。主要體現(xiàn)在：線粒體。線粒體減少，體積增大；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)失去典型結(jié)構(gòu)，核糖體蛋白顆粒從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上脫落，腫脹呈現(xiàn)出空泡狀，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)數(shù)量減少，排列不規(guī)則，彌散在細(xì)胞質(zhì)中；細(xì)胞核。細(xì)胞衰老程度越明顯，細(xì)胞核內(nèi)折越明顯，并且染色體固所化，這和染色體蛋白的二硫鍵有關(guān)。4、 色素聚集。衰老細(xì)胞中出現(xiàn)色素聚集，只要是脂褐素的堆積。脂褐素是一種有害的代謝產(chǎn)物，在體內(nèi)分布很廣。隨著衰老的增加，脂褐素在各種細(xì)胞組織中的含量增加。脂褐素持續(xù)地積累影響細(xì)胞的代謝，最終會(huì)造成細(xì)胞出現(xiàn)萎縮死亡。細(xì)胞凋亡 細(xì)胞凋亡是機(jī)體細(xì)胞在正常生理或病理狀態(tài)下，遵循自身的程序發(fā)生的一種自發(fā)的、程序化的死亡過(guò)程，其發(fā)生受一系列基因、蛋白的嚴(yán)密調(diào)控。細(xì)胞發(fā)生凋亡時(shí)，就像秋天樹(shù)葉或花的凋零一樣，對(duì)于這種現(xiàn)象，生物學(xué)借助古希臘語(yǔ)“apoptosis”一詞，形象地描述了細(xì)胞凋亡是一種自然的生理過(guò)程。細(xì)胞凋亡與細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化、增殖一樣，在生物體生長(zhǎng)發(fā)育以及維持成體組織穩(wěn)定等方面具有重要的作用。增殖與凋亡是矛盾的統(tǒng)一體，兩者缺一不可。通過(guò)凋亡的發(fā)生，可使特定的細(xì)胞群體在特定的時(shí)間和特定的部位死亡。例如，蝌蚪變?yōu)榍嗤軙r(shí)，其變態(tài)過(guò)程中尾部伴隨著大量細(xì)胞死亡而消失；高等哺乳類動(dòng)物指間蹼的消失、顎融合、視網(wǎng)膜發(fā)育以及免疫系統(tǒng)的正常發(fā)育都必須有細(xì)胞死亡的參與；紅細(xì)胞在120d后自然死亡；衰老、受損、突變等細(xì)胞的清除等，從而使生物體在總體上保持其細(xì)胞數(shù)量、形態(tài)和功能的平衡。早在1842年，Carl Vogt在研究發(fā)育時(shí)就發(fā)現(xiàn)脊索細(xì)胞和軟骨細(xì)胞死亡的現(xiàn)象，1951年，Glucksman發(fā)現(xiàn)細(xì)胞在生物發(fā)育中的特定時(shí)空內(nèi)發(fā)生死亡，并首次提出程序性細(xì)胞死亡（programmedcelldeath,PCD）的概念。直到1964年，Lockshin和Williams在研究蠶的幼蟲蛻變成蛾時(shí)又提出程序性細(xì)胞死亡的概念之后，細(xì)胞凋亡的研究才有較大進(jìn)展。1965年Kerr等發(fā)現(xiàn)大鼠肝靜脈結(jié)扎后，在局部缺血條件下，干細(xì)胞出現(xiàn)染色質(zhì)破裂、細(xì)胞核固縮的現(xiàn)象，最終細(xì)胞膜包裹著細(xì)胞碎片不斷轉(zhuǎn)化為小的細(xì)胞質(zhì)團(tuán)，他稱這種現(xiàn)象為“皺縮型壞死”。1972年，Kerr將這一種現(xiàn)象重新定名為細(xì)胞凋亡，并逐漸被大多數(shù)學(xué)者接受。此后，人們?cè)絹?lái)越清除地認(rèn)識(shí)到細(xì)胞凋亡對(duì)細(xì)胞生物生長(zhǎng)發(fā)育和正常的生命活動(dòng)的重要作用，并發(fā)現(xiàn)許多疾病的發(fā)生都與細(xì)胞凋亡失調(diào)相關(guān)。至今，細(xì)胞凋亡的研究已成為當(dāng)今生命科學(xué)研究中最引人注目的領(lǐng)域之一。 細(xì)胞和機(jī)體一樣存在著生、老、病、死的自然現(xiàn)象。細(xì)胞的死亡有兩種形式：一種是病理性細(xì)胞死亡，形態(tài)學(xué)上表現(xiàn)為細(xì)胞壞死；另一種是生理性細(xì)胞死亡，又稱為程序性細(xì)胞死亡，形態(tài)學(xué)上表現(xiàn)為細(xì)胞凋亡。 細(xì)胞壞死是由外界的物理、化學(xué)或生物因素刺激引起的急性細(xì)胞損傷和死亡，是一種被動(dòng)性死亡。它以細(xì)胞迅速膨脹和崩解為特征；細(xì)胞凋亡是細(xì)胞自發(fā)的，由基因控制的主動(dòng)死亡過(guò)程。細(xì)胞凋亡的過(guò)程中，細(xì)胞發(fā)生皺縮、核染色質(zhì)濃縮、降解，細(xì)胞膜內(nèi)折包裹部分細(xì)胞器和斷裂的核染色質(zhì)形成凋亡小體，最后被周圍的巨噬細(xì)胞吞噬。因此，兩者在形態(tài)學(xué)、生物化學(xué)等方面有明顯區(qū)別。 細(xì)胞凋亡與細(xì)胞壞死的區(qū)別區(qū)別點(diǎn)細(xì)胞凋亡細(xì)胞壞死誘因細(xì)胞內(nèi)部生理或病理性急性病理變化或劇烈損傷細(xì)胞形態(tài)固縮變小腫脹變大細(xì)胞膜不破裂破裂細(xì)胞器無(wú)明顯變化損傷染色質(zhì)凝聚在核膜下呈新月形模糊疏松蛋白質(zhì)合成有無(wú)調(diào)節(jié)過(guò)程受基因調(diào)控被動(dòng)進(jìn)行組織分布單個(gè)細(xì)胞成片組織或細(xì)胞組織反應(yīng)形成凋亡小體，無(wú)炎癥反應(yīng)細(xì)胞內(nèi)容物釋放，引起炎癥反應(yīng)對(duì)個(gè)體影響個(gè)體正常存活的需要有損傷、破壞作用 細(xì)胞凋亡與細(xì)胞分裂、分化一樣是最基本的生命現(xiàn)象，是生物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中不可或缺的一個(gè)重要發(fā)面。 首先，細(xì)胞凋亡在個(gè)體發(fā)育、細(xì)胞分化、組織器官形成過(guò)程中發(fā)揮重要作用。在胚胎發(fā)育中。特定種類的細(xì)胞在完成使命后通過(guò)凋亡被淘汰，同時(shí)取而代之以新的細(xì)胞類型，正是這種組織細(xì)胞井然有序的生死交替，使得胚胎得以發(fā)生、發(fā)育和成熟。如在發(fā)育過(guò)程中，手和足的成形過(guò)程就伴隨著細(xì)胞的凋亡。胚胎時(shí)期，它們呈鏟狀，以后指或趾之間的細(xì)胞凋亡，才逐漸發(fā)育為成形的手和足。幼體器官的縮小和退化如蝌蚪尾的消失等，也都是通過(guò)細(xì)胞凋亡來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 其次，細(xì)胞凋亡作為細(xì)胞增殖的對(duì)立面，維持增殖與凋亡的動(dòng)態(tài)平衡，維持細(xì)胞群體數(shù)量的自身穩(wěn)定。細(xì)胞凋亡對(duì)于多細(xì)胞個(gè)體的生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要。無(wú)論在發(fā)育期還是在成人體內(nèi)，既有大量的新細(xì)胞產(chǎn)生，也有大量的就細(xì)胞壞死，這是生物體的一種自然現(xiàn)象。由于細(xì)胞生成與死亡是有序的流程，因而使胚胎期和成人期的人體組織得以維持適宜的細(xì)胞數(shù)量。這種精密地控制細(xì)胞的消亡過(guò)程就稱為程序性細(xì)胞死亡。例如，脊椎動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)在發(fā)育過(guò)程中，約有50的細(xì)胞凋亡，通過(guò)細(xì)胞凋亡來(lái)調(diào)節(jié)神經(jīng)細(xì)胞的數(shù)量，使之與需要神經(jīng)支配的靶細(xì)胞的數(shù)量相適應(yīng)。胚胎發(fā)育過(guò)程中產(chǎn)生了過(guò)量的神經(jīng)細(xì)胞，它們競(jìng)爭(zhēng)靶細(xì)胞所分泌的生存因子。只有接受了足夠量的生存因子的神經(jīng)細(xì)胞才能存活，其他的細(xì)胞則發(fā)生凋亡。在成年個(gè)體中，細(xì)胞的自然更新，也是通過(guò)細(xì)胞凋亡來(lái)完成的，如紅細(xì)胞在120d后自然死亡，皮膚、粘膜等細(xì)胞的脫落與更新等。 近年來(lái)研究還顯示，細(xì)胞凋亡與衰老以及許多疾病的發(fā)生有著直