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前言———衰老相关机制的研究进展

发布时间:2019-09-12所属分类:医学论文浏览:1

衰老是指个体随着时间的推移,在生命后期受基因的精确调控而引起全身器质性和功能性衰退的渐进过程,发生在生物体的整体水平、组织细胞水平及分子水平。关于衰老及衰老相关疾病的研究是目前国内外研究的热点话题。 1 衰老与细胞周期 细胞衰老是细胞的一种应

  衰老是指个体随着时间的推移,在生命后期受基因的精确调控而引起全身器质性和功能性衰退的渐进过程,发生在生物体的整体水平、组织细胞水平及分子水平。关于衰老及衰老相关疾病的研究是目前国内外研究的热点话题。

前言———衰老相关机制的研究进展

  1 衰老与细胞周期

  细胞衰老是细胞的一种应激反应,指可增殖细胞在信号通路的调控下脱离细胞周期,并丧失应对生长因子或有丝分裂原的增殖能力而进入一种相对稳定的状态,这一过程通常是不可逆的,其形态学改变表现为细胞扁平、胀大。调控细胞衰老的信号通路有很多,目前研究最多的是 p53-p21 和 p16-Rb 两条经典通路。 p21 抑制细胞生长是通过抑制细胞周期依赖性蛋白激酶( cyclin-dependent kinase,CDK) 阻断 Rb 和 E2F 磷酸化来实现的。p16 通过抑制细胞周期蛋白和 CDK 构成的复合物对 Rb 蛋白的磷酸化,从而抑制结合 E2Fs 转录因子,抑制 DNA 复制相关基因的转录。在衰老细胞中 β-半乳糖苷酶活性增加可引起细胞周期阻滞,使 p53、p21 和 p16 等细胞周期蛋白依赖激酶抑制因子( cyclin-dependent kinase inhibitor,CKI) 表达增多,从而促进衰老的发生。衰老细胞在组织内不断累积增加,同时还能限制干细胞的再生潜能,引起机体衰老。

  2 衰老与细胞自噬

  衰老是随着时间的推移,细胞清除代谢产物的功能下降,逐渐出现分子、细胞、组织和器官损伤的不断累积,细胞修复受损机制障碍,导致整体功能逐渐减退和生理紊乱。自噬是细胞质内分解受损及丧失功能的细胞器或蛋白依赖溶酶体对其进行降解并使能量循环利用,协助细胞抵抗损伤的一种代谢途径,在维持细胞更新和良好状态以及促进细胞生存方面发挥重要的作用。自噬功能一般随着年龄的增长而降低,许多年龄相关性疾病都伴随着自噬功能异常,自噬能通过改善蛋白质和线粒体内稳态而延缓器官退化,延长寿命,因而自噬在衰老以及衰老相关的病理生理过程中具有重要地位。细胞衰老和细胞自噬均是细胞适应内外环境的关键调节机制,两者之间存在多种共同的信号通路以及紧密的交互作用。细胞自噬可调节衰老的进程,细胞自噬水平的下降可加速机体衰老的发生。同时,细胞发生衰老时其自噬功能亦会下降,老年人群与年轻人群相比,多种自噬基因的表达减弱。此外,适度上调细胞自噬水平有利于延缓细胞衰老,但过度的细胞自噬却能通过吞噬降解正常的蛋白而加速细胞衰老。细胞自噬还能减少细胞内蛋白质的错误折叠和聚集,从而减少阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病的发生。因此调节细胞自噬对于缓解多种老年性疾病具有重要意义,有望成为一个抗衰老的策略。

  3 氧化应激

  氧化应激是引起细胞衰老的主要诱因之一。机体在进行有氧代谢的过程中,细胞内可产生活性氧簇 ( reactive oxygen species,ROS) ,包括羟自由基、超氧阴离子、过氧化氢( H2O2 ) 等。体内 ROS 的水平与细胞寿命呈负相关,当 ROS 水平超过其抗氧化能力时,可与细胞内的脂类、蛋白质、核酸等发生反应并产生氧化物或过氧化物,引起细胞膜结构破坏、通透性改变,产生细胞毒作用。另一方面,ROS 通过激活 p38MAPK 上调 p16,导致细胞衰老。此外,高水平的 ROS 还能直接损伤细胞内的 DNA、蛋白质和脂质等,引起 DNA 损伤应答,激活其他衰老相关信号通路,引起细胞衰老及衰老相关疾病的发生。

  4 端粒与端粒酶

  端粒是真核细胞染色体末端的一种特殊结构,由串联重复的 DNA 序列组成,其功能是阻止染色体降解、融合和重组,维持染色体的稳定性和基因的完整性。端粒学说认为,正常人体细胞每分离 1 次,端粒就会丢失 50 ~ 300 个碱基对,并且端粒细胞不能完全复制,随着细胞的分裂,端粒会不断缩短,端粒的长度直接决定细胞的分裂次数,当端粒缩短到一定程度时其保护性功能丧失,编码区基因被破坏,染色体发生降解和融合,引起细胞衰老。同时,当端粒缩短到临界值后还会引起 DNA 损伤应答,同时出现 DNA 损伤应答蛋白和磷酸化的组蛋白 γ-H2AX,这些蛋白通过活化 ATM、AT-Rad3 相关蛋白激活 p53,引起 G1 / S 期细胞周期停滞,细胞出现衰老,称为细胞复制性衰老。研究显示,端粒酶异位表达可维持端粒足够的长度而防止细胞出现复制性衰老,但由于人体细胞不能表达端粒酶,因而无法应对 DNA 损伤引起的复制性衰老。有研究显示,敲除 p53 基因可避免由端粒缩短引起的衰老。目前关于端粒的研究是科学家研究的热点,已证实与人类寿命密切相关,是细胞老化的生物钟,端粒长度已成为老年人健康和预测疾病的一项生物学指标。

  5 免疫衰老与炎性衰老

  免疫衰老属于个体衰老的常见生物现象,是指随着年龄的增长,机体免疫功能下降引起进行性的免疫缺陷,导致机体对病原微生物的抵抗力下降,对感染和接种疫苗的应答能力减弱,使老年人发病率和死亡率增加,生活质量下降。免疫衰老是由基因严格调控的,对适应性免疫功能与天然免疫功能均有影响,表现为细胞免疫和体液免疫功能下降,适应性免疫与固有免疫年龄相关性改变,目前关于其发生机制尚未完全清楚。老年人常见的感染性疾病、恶性肿瘤以及自身免疫性疾病等均与免疫衰老引发的免疫系统功能下降有关。机体长期暴露于病原体引起免疫微环境改变与免疫功能丧失、端粒长度缩短与端粒酶活性下降、ROS 对细胞内 DNA 的损伤等因素均参与免疫衰老的发生。由于免疫细胞的细胞膜结构脆弱,使其容易遭受氧化应激等损伤而出现免疫炎性衰老。有研究显示,氧化应激-炎症-衰老是引起免疫衰老最重要的调节机制。通过对免疫衰老的细胞和分子生物学改变进行研究,阐明免疫系统在机体衰老进程中的变化,有助于从免疫角度对抗衰老,延缓免疫老化。

  总之,衰老是受遗传和环境因素共同作用的复杂生物学过程,与多种年龄相关性疾病均相关。研究衰老的发生机制,有助于延缓衰老的发生,针对衰老相关疾病制定预防和治疗的具体措施,从根本上减少衰老相关疾病的发生,对于改善人群健康、提高生活质量具有重要意义。

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  摘要:随着现代社会步入 21 世纪,各国间的科技水平都得到了飞速发展,对于医学上的研究取得了许多突破,衰老这一词也渐渐开始进入了普通群众的视野,抗衰老开始成为了大众热点。本文将重点介绍几种主要的抗衰老药物和重要的抗衰老技术。其中,抗衰老药物包括白藜芦醇、普洱茶、泾渭茯茶以及沙棘;抗衰老技术包括干细胞移植和热量限制。随着技术的进步和医学的发展,相信健康衰老终将成为现实。

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