细胞的衰老与细胞死亡-衰老死亡的细胞是什么细胞
细胞的衰老与死亡
CAD
caspases
CAD Caspase activated Dnase ICAD inhibitor of CAD
Caspase-3
Ca2+ / Mg2+ dependent ，inhibited by Zn2+
作用于CAD
TUNEL 原位末端核苷酸标记
亚二倍体峰
有些发生凋亡的细胞其染色质DNA
本质: 蛋白酶 切割位点: Asparatic acid 活性位点: Cysteine
Cysteine Asparatic acid specific protease Asp-Glu-Val-Asp
Caspase-1 和 Caspase-3晶体结构
3.3 DNA ladder
细胞核内的 DNA 被核酸内切酶特异地在
并不降解，DNA降解并不是细胞
凋亡的必需标志。
3.4 tTG （组织转谷氨酰胺酶）积累
Ca2+依赖性； 只在不再分裂的，已完成分化的细胞中处 于活性状态； 催化某些蛋白质的翻译后修饰。 建立谷氨酰胺和赖氨酸之间的交联以及多 胺掺入蛋白质，结果导致蛋白质沉淀，有 助于保持凋亡小体暂时的完整性。
VS
1.细胞凋亡的形态学特征
凋亡起始： 细胞表面的特化结构如微绒毛消失，细胞 间接触的消失，但细胞膜依然完整； 线粒体大体完整，但核糖体逐渐从内质网 上脱离，内质网囊腔膨胀，并逐渐与质膜 融合； 染色质固缩，形成新月形帽状结构等形态， 沿着核膜分布。
凋亡小体的形成
凋亡小体逐渐为邻近的细胞吞噬并消化
在发育过程中凋亡异常引起并指（趾）
程序性细胞死亡对发育中神经细胞数量的调节
T- cell selection for appropriate TCR
细胞的衰老和死亡
细胞的衰老和死亡人生的过程中，细胞是我们最基本的单位。
每个人的身体内都有数以亿计的细胞，而这些细胞不可避免地会产生衰老和死亡。
在科学研究领域中，人们一直在探讨细胞的衰老和死亡原因以及如何防止和延缓这一过程。
本文将探讨细胞的衰老和死亡及其相关研究成果。
一、什么是细胞的寿命一般是有限的，当细胞体内分子的功能和结构发生改变时，就会导致细胞的衰老和死亡。
细胞死亡分为两种类型：坏死和凋亡。
坏死是由于细胞受到外部伤害（如缺氧、辐射）或内部损伤而引起的过程。
而凋亡是一种自身程序性死亡，即细胞在发生致命性伤害时出发的一种反应，是一种正常的细胞死亡方式。
二、细胞衰老和死亡的原因细胞的衰老和死亡原因很多，主要包括基因、氧化应激、代谢功能退化等。
基因方面，研究发现，人类细胞的寿命与体内的基因有关。
人类体内基因是由DNA组成的，DNA上包含了细胞生长和分裂所需的信息。
但随着年龄的增长，DNA可能会发生损伤，修复速度较慢，从而导致细胞衰老和死亡。
氧化应激方面，氧自由基可以对细胞中的蛋白质、脂肪和DNA等分子造成损伤，导致细胞功能的退化和死亡。
此外，环境因素如辐射、空气污染、化学污染等都会引起氧化应激。
代谢功能退化方面，人体内有一种叫做ATP的分子，它是细胞代谢的动力来源。
随着年龄的增长，人体生成和利用ATP的能力会衰退，也就意味着细胞的代谢功能也会下降。
三、如何防止和延缓虽然我们无法彻底阻止细胞的衰老和死亡，但我们可以通过生活方式、饮食、保健品等来延缓细胞的衰老和死亡进程。
生活方式方面，合理的锻炼和休息可以促进细胞新陈代谢，保持机体的年轻状态。
此外，保持心情愉悦、减轻压力、戒烟限酒等方式都可以对身体健康产生积极影响。
饮食方面，膳食中的维生素、有机物等成分对保持身体健康和延缓衰老有着重要作用。
长期饮食新鲜蔬菜、水果、多种谷类、低脂乳制品等对于维护身体健康非常重要。
保健品方面，市面上有许多保健品宣称可以延缓衰老进程，并帮助身体保持年轻状态。
细胞生物学(第五版)-第15章细胞死亡与细胞衰老
细胞凋亡的过程及特征
在分子水平上，细胞凋亡的途径包括4个小阶段： ① 接收凋亡信号 ② 凋亡相关分子的活化 ③ 凋亡的执行 ④ 凋亡细胞的清除 蛋白酶caspase (cysteine aspartic acid specific proteases) 家族成 员在细胞凋亡中发挥了重要作用，大部分凋亡过程依赖于 caspase的活性，称为caspase依赖性凋亡。
细胞凋亡的生理学意义
1. 保证正常的胚胎发育进程，塑造个体及器官形态，形成免疫耐受 动物个体发育的组织形成时期，往往会制造数量过多的细胞，然后再根据需 求选择，多余的细胞通过凋亡去除。如脊椎动物的神经系统的发育过程中， 神经细胞数量较靶细胞多，靶细胞通过分泌存活因子来调节神经细胞的数量。 不能获得足够存活因子的神经细胞发生凋亡，使剩下的神经细胞与靶细胞的 数量相当。
凋亡细胞的典型特征DNA梯状条带
被caspase失活的代表分子是聚腺苷酸二磷酸核糖转移酶 （PARP)。PARP能够识别损伤的DNA，在凋亡过程中PARP被 ca敏感。
效应caspase还通过切割细胞骨架蛋白使细胞的骨架体系发生结构 变化，便于细胞改变形态以及形成凋亡小体等
胁迫的早熟性衰老
除了细胞内端粒缩短可以诱发复制衰老 以外，许多刺激性因素，如超量的过氧 化物，原癌基因的非正常活化，非端粒 的DNA损伤均能够缩短细胞的复制寿命， 促进细胞衰老。这种类型的衰老成为胁 迫诱导的早熟性衰老（SIPS）。
这一衰老的发生，可能通过活化另一种 细胞周期抑制蛋白P16信号途径，引发细 胞周期停滞。
• 出现衰老相关异染色质集中现象，用DNA荧光染料对细胞核染色，年轻细 胞的细胞核荧光分布均匀，衰老细胞细胞核荧光出现点状聚集，一些细胞 周期正向调控蛋白的编码基因被多种蛋白包裹，处于转录失活状态。
医学细胞生物学-15 细胞衰老与细胞死亡-2017(1)
第十六章细胞衰老与细胞死亡第一节细胞衰老第十六章 细胞衰老与细胞死亡第十六章 细胞衰老与细胞死亡第十六章 细胞衰老与细胞死亡细胞来源人胚肺成纤维细胞中年人成纤维细胞老年人成纤维细胞可增殖代数60-80 40 30不同年龄来源的人成纤维细胞的增殖代数细胞来源龟鸡小鼠可增殖代数90-120 15-35 14-28不同物种来源的成纤维细胞的增殖代数植物细胞未发现有最高分裂次数。
第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡目前人们根据端粒与端粒酶在细胞衰老上的研究成果，将细胞衰老区分为两大类：与端粒、端粒酶直接相关的复制性衰老；氧化应激诱导的非端粒依赖性衰老，也被称为早熟性衰老（premature senescence）。
第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第二节 细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章 细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第三节细胞凋亡第十六章细胞衰老与细胞死亡细胞凋亡信号途径LigandPlasma MembraneNucleusAPOPTOSISEffector CaspasesDeath receptor AdapterInitiator Caspase-8BidCa ++Cyto cInitiator caspase-9Apaf-1AIFEndo GCa ++IP3RAPOPTOSISER Stress(misfolded proteins)UV, radiation, chemo,hypoxiaInitiator Caspase-12APOPTOSISTRAF2Procaspase-12Bcl-2/ Bcl-x L Effector CaspasesINTRINSIC PATHWA YEXTRINSIC PATHWA YBcl-2/ Bcl-x LDeath domainMitochondriaEndoplasmic reticulum第十六章 细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡凋亡小体的形成有三种方式：发芽脱落机制；分隔机制；自噬体形成机制。
细胞的衰老与死亡
细胞的衰老与死亡细胞是构成生命体的基本单位，它们在生命周期内经历不同的阶段，其中包括衰老和死亡。
细胞衰老和死亡是一个复杂的过程，涉及到多个因素的相互作用。
本文将从细胞衰老和死亡的定义、原因和机制以及对人体健康的影响等方面进行探讨。
一、细胞衰老和死亡的定义细胞衰老是指细胞逐渐丧失其功能和复制能力的过程，最终达到生理死亡的状态。
细胞死亡是指细胞失去生命活力、无法继续生存和执行其功能的状态。
细胞衰老和死亡是生物体内细胞更新的必然过程，被认为是维持生命平衡和动态的重要机制。
二、细胞衰老和死亡的原因1. 遗传因素：细胞内部的遗传物质DNA会随着时间的推移而逐渐受到损伤和突变，导致细胞功能的下降和衰老。
2. 氧化应激：细胞内氧自由基的生成和清除之间的平衡被破坏，导致氧化应激的增加，促进细胞衰老和死亡。
3. 炎症反应：长期存在的炎症反应会导致细胞受损和衰老，从而影响细胞的正常功能。
4. 环境因素：细胞受到的外界环境污染、辐射等因素也会加速细胞的衰老和死亡进程。
三、细胞衰老和死亡的机制1. 缩短的端粒：每个染色体末端都有一段称为端粒的DNA序列，它们在每次细胞分裂中会逐渐缩短。
端粒缩短导致染色体稳定性下降，细胞衰老和死亡。
2. 染色质重塑：染色质的结构和组装方式会受到损伤和改变，导致基因调控的异常和细胞过程的紊乱，进而引发细胞衰老。
3. 蛋白质的堆积：随着细胞内垃圾清除系统的衰退，蛋白质无法被及时降解和清除，导致蛋白质的异常堆积，加速细胞老化。
4. 炎性因子的释放：一旦细胞发生受损，其会释放出一系列炎性因子，这些炎性因子会进一步引发炎症反应，加速细胞的衰老和死亡。
四、细胞衰老和死亡对人体健康的影响1. 免疫功能下降：衰老细胞无法有效识别和清除有害物质，导致人体免疫功能下降，容易受到感染和疾病的侵袭。
2. 组织退化：随着细胞衰老和死亡，组织和器官功能逐渐退化，引发各种老年疾病如心血管疾病、帕金森病等。
3. 皮肤老化：细胞的衰老和死亡导致肌肤弹性下降和胶原蛋白流失，进而引发皮肤老化和皱纹等问题。
细胞的衰老与死亡
细胞衰老与死亡的 关联研究有助于开 发抗衰老和治疗衰 老相关疾病的药物 和方法。
细胞衰老与死亡的相互作用
细胞衰老是细胞死亡的前 提，细胞死亡是细胞衰老
的结果
细胞衰老会导致细胞功能 下降，细胞死亡则是细胞
功能丧失的极端表现
细胞衰老和死亡都是生物 体正常生理过程的一部分， 它们相互影响，共同维持
生物体的稳态
端粒调控：通过端粒调控 细胞衰老
02
细胞的死亡
细胞死亡的类型
细胞凋亡：程序性死亡，由基因控制 细胞坏死：非程序性死亡，由外界因素引起 细胞自噬：细胞内吞噬自身细胞器或蛋白质，导致细胞死亡 细胞衰老：细胞功能减退，最终导致细胞死亡
细胞死亡的机制
细胞凋亡：程序性细胞死亡，由基 因调控
细胞自噬：细胞内吞噬自身细胞器 或蛋白质，导致细胞死亡
细胞衰老的机制
端粒缩短：细胞每次分裂时， 端粒会变短，当端粒缩短到一 定程度，细胞就会进入衰老状
态。
DNA损伤积累：随着时 间的推移，细胞内的
DNA可能会受到损伤， 这些损伤如果得不到修复，
就会导致细胞衰老。
自由基损伤：自由基是一 种具有高活性的化学物质， 它们会对细胞内的蛋白质、 脂质和DNA造成损伤，
方法
03
细胞衰老与死亡的 关系
细胞衰老与死亡的关联
细胞衰老是细胞死 亡的前提，细胞衰 老会导致细胞功能 下降，最终导致细 胞死亡。
细胞衰老与细胞死 亡是生物体生长发 育和衰老过程中的 必然现象，它们之 间的关系是相互影 响、相互制约的。
细胞衰老与死亡的 研究对于理解生物 体的衰老和疾病发 生机制具有重要意 义。
能。
细胞凋亡：细 胞衰老可能导 致细胞凋亡， 影响细胞的存
细胞的衰老与死亡
细胞的衰老与死亡细胞是构成人体和其他生物的基本单位，但随着时间的推移，细胞会经历衰老和死亡的过程。
细胞衰老和死亡是一个复杂而多方面的过程，它涉及到多种因素和机制的相互作用。
本文将探讨细胞衰老和死亡的原因、机制以及相关的影响。
一、细胞衰老的原因1.1 遗传因素遗传因素在细胞衰老中起着重要作用。
每个人的细胞DNA都包含了一些遗传信息，这些信息决定了细胞的生命和功能。
随着年龄的增长，DNA中的遗传信息会逐渐受到损伤和变异，导致细胞功能的下降和衰老。
1.2 氧化应激氧化应激是指细胞内的氧自由基或其他活性氧物质超过了细胞的抗氧化能力，导致细胞内部的氧化损伤。
氧化应激可以引起DNA、蛋白质和脂质等重要分子的氧化修饰，从而导致细胞衰老。
1.3 环境因素细胞的衰老还受到环境因素的影响，包括饮食习惯、生活方式、环境污染等。
例如，吸烟、酗酒以及不良的饮食习惯都可以加速细胞的衰老过程。
二、细胞衰老的机制2.1 缩短的端粒端粒是细胞染色体的末端区域，它在细胞分裂过程中会逐渐缩短。
当端粒长度缩短到一定程度时，细胞就无法再进行正常的分裂和复制，从而导致细胞衰老。
2.2 细胞周期调控紊乱细胞衰老也与细胞周期调控的紊乱有关。
细胞周期是细胞生命周期中的一个重要过程，它包括细胞的生长、复制和分裂等阶段。
当细胞周期调控受到损伤或异常时，细胞就容易出现衰老的现象。
2.3 染色质重塑染色质是细胞内的DNA和蛋白质的复合物，它在细胞分裂和基因表达中起着重要作用。
研究表明，染色质的重塑过程与细胞衰老有密切关系。
当染色质重塑能力受到损害时，细胞的功能和稳定性会受到影响，从而加速细胞的衰老过程。
三、细胞死亡的类型3.1 自然死亡（凋亡）自然死亡，也称为凋亡，是一种正常的细胞死亡过程。
当细胞受到损伤或老化时，会启动凋亡机制，将自己主动消除，以维护整个组织或器官的稳定。
3.2 坏死坏死是一种非正常的细胞死亡过程，通常发生在外部环境变化或损伤导致的急性细胞死亡。
细胞的衰老与死亡的原因与机制分析
关机制，可以为临床疾病的治疗提供新的思路和方法。
02
细胞衰老原因与机制
遗传因素导致细胞衰老
基因突变累积
随着细胞分裂次数的增加，基因突变 会逐渐累积，导致细胞功能受损，进 而引发细胞衰老。
端粒缩短
端粒是染色体末端的特殊结构，随着 细胞分裂次数的增加，端粒会逐渐缩 短，当缩短到一定程度时，细胞将失 去分裂能力，进入衰老状态。
坏死性细胞死亡特点及发生条件
坏死性细胞死亡特点
细胞坏死时，细胞膜通透性增加，细 胞器肿胀、破裂，细胞核溶解，细胞 内物质外泄，引起周围组织炎症反应 。
发生条件
坏死通常由极端的物理、化学或生物 因素引起，如高温、低温、毒素、病 毒等。这些因素导致细胞严重受损， 无法维持正常生理功能，最终发生坏 死。
细胞的衰老与死亡的原因与机 制分析
汇报人：XX
2024-02-01
CONTENTS
• 细胞衰老与死亡概述 • 细胞衰老原因与机制 • 细胞死亡原因与机制分析 • 实验方法与技术应用 • 影响因素与干预策略研究 • 挑战与展望
01
细胞衰老与死亡概述
细胞衰老定义及特点
定义
细胞衰老是指细胞随着时间的推移逐渐失去其功能和活力，最终停止分裂并进 入生长停滞状态的过程。
凋亡
凋亡是一种主动的、程序性的细胞死亡方式。在凋亡过程中，细胞通过一系列信号转导途 径激活内源性核酸酶和蛋白酶，导致细胞收缩、核碎裂和膜泡化等形态学变化。凋亡过程 不引发炎症反应，且对周围细胞无损伤。
自噬
自噬是一种细胞自我降解的过程，通过溶酶体对细胞内受损或多余的蛋白质、细胞器等进 行消化和再利用。自噬在维持细胞稳态、促进细胞存活和应对压力等方面发挥重要作用。
表观遗传学改变
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机体衰老与细胞衰老之间有着密切的联系，机体
衰老以细胞总体的衰老为基础 。
Cell Senescence and Cell Death
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第十六章
细胞衰老与细胞死亡
(二)机体内各类细胞的寿命不同
根据细胞寿命情况将细胞分为三类： 细胞寿命接近于动物的整体寿命，如神经元、脂 肪细胞、肌细胞等。 缓慢更新的细胞，其寿命比机体的寿命短，如肝 细胞、胃壁细胞等。
Cell Senescence and Cell DБайду номын сангаасath
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第十六章
细胞衰老与细胞死亡
酶：活性中心被氧化，总的效应是酶失活；但β-半
乳糖苷酶（senescence-associated β- galactosidase ， SA-βgal）活性增强。
脂类：不饱和脂肪酸被氧化，膜的流动性降低。
人正常体细胞一般分裂次数平均为50次. （二）体外细胞 体外培养细胞可传代30～50次,停止分裂增殖后细胞多停 留于G0或G1期,此时细胞表现为:
形态变化大;DNA复制能力降低
蛋白质合成能力
第十六章
细胞衰老与细胞死亡
(一)细胞衰老与机体的衰老既有区别又有联系
机体衰老：指绝大多数生物性成熟以后，机体形 态结构和生理功能逐渐退化或老化的过程，是一
快速更新且寿命较短的细胞，如皮肤的表皮细胞、
红细胞和白细胞等。
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第十六章
细胞衰老与细胞死亡
(三)细胞在体外培养条件下的寿命
•离体细胞同在体细胞一样，也有一定的寿命 •细胞的寿命不是指培养天数的多少，而是指群体倍增次数。 •其寿命长短取决于培养细胞的平均代数，所取培养组织的年
细胞衰老与细胞死亡
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关于细胞衰老
• 衰老和死亡是生命的基本现象. • 老：年龄达到或超过一定的极限。 • 衰：功能或体力的衰退。 • 衰老：机体在退化时期，生理机能下降或紊乱
的综合表现,是不可逆的生命过程。
第十六章
细胞衰老与细胞死亡
一、细胞衰老的概念
龄、种属等。
Hayflick 界限（Hayflick life span）
体外培养细胞所具有增殖分裂的极限。
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二、细胞衰老的表现
(一)细胞衰老的形态学改变
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第十六章
DNA链的断裂、交联、碱基羟基化、碱基切除等，对DNA 造成损伤。
有人认为在衰老的原因中，99％是由自由基造成的。
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3. 端粒钟学说
端粒随细胞的分裂不断缩短，当端粒长度缩短到一定阈值时， 细胞就进入衰老过程。 端粒：是染色体末端由简单串联重复序列组成的特殊结构； 细胞分裂过程中，端粒不能完全复制而逐渐变短。
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2. 自由基学说
产生的途径：
由线粒体呼吸链电子泄漏产生;
由多功能氧化酶等催化底物羟化产生; 非酶促反应产生 。 自由基导致细胞损伤：
质膜中不饱和脂肪酸氧化，导致膜运输功能紊乱以至丧失。
蛋白质的巯基化，造成蛋白质发生交联、变性，使酶失活。
衰老成纤维细胞β-半乳糖苷酶活性增强 （中国医科大学曹流提供）
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第十六章
细胞衰老与细胞死亡
三、细胞衰老的学说与机制
（一）细胞衰老的学说
1.遗传决定学说
衰老是遗传上的程序化过程，其推动力和决定因素
是遗传的基因组；控制生长发育和衰老的基因都在 特定时期有序地开启和关闭。
细胞衰老与细胞死亡
(二)细胞衰老的分子和代谢的改变 DNA：复制与转录受到抑制；有个别基因会异常激活；端
粒DNA丢失，mtDNA特异性缺失；DNA氧化、断裂、缺失
和交联；甲基化程度降低。
RNA：mRNA和tRNA含量降低。 蛋白质：含量下降；发生修饰反应；稳定性、抗原性和可
降解性下降；肽键断裂、交联变性。
早衰儿童（不足8岁就表现出衰老特征）
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Hutchinson-Gilford syndrome
图片引自 on
Werner's syndrome
图 一个37岁的成人早衰症患者 引自 on
如：WRN基因， Klotho基因和SIRT1基因。
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第十六章
细胞衰老与细胞死亡
2. 自由基学说 在代谢过程中产生的活性氧基团或分子(OH，H2O2，超 氧自由基)引发的氧化性损伤的积累，最终导致衰老。
在正常条件下，人体内自由基的产生有两方面： 外源性自由基：由环境中的高温、辐射、光解、化 学物质等引起。 内源性自由基：由体内各种代谢反应产生，是人体 自由基的主要来源。
第十六章
细胞衰老与细胞死亡
与衰老有关的基因 衰老相关基因（senescence associated gene）：
细胞衰老时，表达水平显著高于年轻细胞。
如：MORF4基因， p16基因 。
p16被视为细胞寿命的关键调控基因，是人类细
胞衰老遗传控制程序中的关键效应物。
抗衰老基因，也称长寿基因（longevity gene）。
细胞衰老：细胞在正常条件下发生的生理功能衰退和 增殖能力减弱以及形态发生改变并趋向死亡的现象 。
细胞衰老是机体的衰老和老年病发病的基础。
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体内细胞和体外细胞衰老的特点
（一）体内细胞衰老特点
保持分裂能力细胞：分裂周期变长;分裂能力下降
个受发育程序、环境因子等多种因素控制的、不
可逆的生物学现象。
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第十六章
细胞衰老与细胞死亡
细胞衰老与机体衰老的区别：
机体的衰老与动物的寿命密切相关； 个别细胞，
甚至机体局部许多细胞的衰老死亡并不影响机体 的寿命。 机体衰老并不代表所有细胞的衰老。 细胞衰老与机体衰老的联系：