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细胞衰老 (细胞衰老的特征 (形态结构 变化 (细胞核 (核体积增大,核膜内折, 核纤层Lamin A基因突变—早老症,…
细胞衰老
细胞衰老的特征
概念:可分裂细胞逐渐失去分裂能力,进入不可逆的分裂停滞状态,保持代谢活性
Hayflick极限
:正常人体细胞体外培养,分裂次数的极限-最大分裂次数
形态结构
变化
膜系统改变
膜流动性降低
磷脂含量降低,卵磷脂、鞘磷脂比例下降
膜蛋白运动、功能受限
胆固醇比例上升
线粒体老化
能量代谢降低
mtDNA突变:外因、内部高氧化环境
呼吸链功能受损
数目减少
损伤>新生
结构改变
嵴排列混乱
内膜的通透性增加
内质网、高尔基体
RER的核糖体减少
体高尔基功能减退
结构不规则,空泡状
溶酶体
β-半乳糖苷酶活性提高
【常用生物学标记,衰老研究】
蛋白水解酶活性下降
被降解物沉积为脂褐素
细胞骨架:微丝中G-actin下降,数目减少
细胞核
核体积增大,核膜内折
核纤层Lamin A基因突变—早老症
衰老相关异染色质聚集:点状聚集
HP1、H3K9Me含量升高
其他变化
脂褐素累积:脂质蛋白质抗水解物质,影响细胞代谢
蛋白质内稳态丧失
分子伴侣表达失衡,蛋白质异常升高
蛋白质降解系统(2)活力下降
主要特征
细胞周期停滞
p53
细胞周期检查点
CDK inhibitors 表达(p16、p21、p27)
仍有代谢活性
衰老细胞的代谢
衰老相关的分泌表型SASP
SASP
细胞因子和趋化因子:IL-1/6/8、MIP
生长因子
蛋白酶:MMP、组织蛋白酶
NO等非蛋白可溶性因子
细胞衰老的意义
整体衰老
衰老细胞产生>清除
干细胞耗竭(p16通路)
SASP表达:低水平慢性炎症环境
肿瘤相关
肿瘤抑制
重要的抗肿瘤屏障
偏离癌变转化
启动p53-p21、p16-pRb
分泌细胞因子IL-6/8诱导周围衰老
分泌趋化因子,招募T淋巴细胞、NK细胞攻击肿瘤
肿瘤促进
分泌肿瘤生长因子:HGF、EGF
分泌MMP促进肿瘤转移
组织修复
SASP中有许多参与阻止修复的因子
效应
细胞周期停滞
保持代谢活性
拮抗性、多效
细胞衰老
诱发因素
作用机制
复制性衰老
RCS
端粒
序列在复制过程中丢失—激活p53通路—细胞周期停滞
端粒有种属特异性
功能:有效抑制肿瘤发生
端粒酶
telomerase
调控复制性衰老,可延长细胞寿命
核糖核酸蛋白(RNP)
逆转录酶 爬虫模型
正常细胞中活性低,抑制状态
精原细胞、干细胞、肿瘤细胞中活性高
应激诱导的
早熟性衰老
SIPS
诱因:理化生、内外环境改变
DNA损伤应答
(DDR)
激活p53
短暂刺激:阻滞细胞周期
细胞死亡
持久刺激:细胞衰老
损伤修复:激活ATM/ATR-H2AX-MDC1-53BP1
【DNA损伤聚集点】
活性氧应激
ROS
过氧化物:自由基、H2O2、ROS
来源:线粒体中的代谢、环境辐射
自由基
清除途径
膜系统区室隔离
清除酶系:SOD、过氧化物酶
体内的抗氧化分子:VC、VE
氧化应激:ROS产生与清除的动态平衡
癌基因活化
OIS
Ras基因长期活化
肿瘤抑制因子缺失
分子机制
细胞周期停滞
p16-pRb通路
p16-CycD-Cdk4—CycD-Cdk4—Rb
激活DNA合成所需蛋白质的转录抑制剂
引起细胞周期阻滞
p53通路
DD—ATM/R—p53—p21—细胞周期停滞
长时间刺激:细胞衰老
诱因:DNA损伤
SASP表达
NF-κB通路
诱因:DNA损伤、活性氧应激、炎性因子
调控:GATA结合蛋白4
GATA4累积—NF-κB激活—SASP表型基因表达
其他
概述
人体衰老
生理性衰老
自成熟期开始,机体的结构和功能随增龄而发生的不可逆的退行性变化
特点
遗传性
普遍性:所有细胞,但结果不同
累积性
持续渐进
有害性
水平
整体水平:形态、功能
组织器官
胶原分子间连接增加
纤维结构变硬
蛋白聚糖总量下降,保水力下降
细胞
终末分化细胞:丧失分化的到的功能
可分裂细胞:细胞分裂停止
病理性衰老
典型病症
Werner氏综合征
早老症 progeria/先天性
因疾病或异常因素导致衰老的加速
senescence/aging
概念:正常状况下,生物体自发育成熟后,随年龄增加自身机能减退,内稳机能、应急能力下降,死亡率上升
抗衰老的研究
主要研究方法
模式生物
果蝇
线虫
酵母
小鼠
细胞模型
人皮肤成纤维细胞
人胚肺二倍体成纤维细胞
检测指标
细胞有限分裂代数
β-半乳糖甘酶染色
p21、p16衰老相关基因表达
核染色质形态
端粒长度
氧化应激水平
抗衰老策略
抗氧化剂:Ve、辅酶Q、多酚
靶向免疫和炎症的策略:针对衰老分泌表型
热量限制:减少摄食,ROS下降,线粒体活力增加