细胞生物学期末论文

  题目  ：   细胞衰老和抗细胞衰老 

              研究进展和最新动向 

系    别：        生命科学与技术学院     

专    业：        生物工程               

学    号：         ***               

姓    名：         ***                 

指导教师：         ***                 

二零一一年  六月二十日

细胞衰老和抗细胞衰老研究进展和最新动向

中文摘要

    衰老是一种不可避免的生理现象。对有关复制衰老分子生物学近年来的研究成果进行了综述,主要包括:1）复制衰老的特征及其与年龄衰老和肿瘤抑制的关系;2）衰老是细胞的重要生命现象,研究细胞衰老的发生及调节机理是人类认识生命规律的重要组成内容,同时也为衰老相关疾病的防治提供坚实的理论基础。人们越来越崇尚应用天然植物治疗疾病及保健。

关键词：复制衰老，新研究，肿瘤，保健

Abstract

 Aging is an inevitable physiological phenomenon. Replicative senescence of the findings of molecular biology in recent years were reviewed, including: 1) the characteristics of replicative senescence and its relationship with age, the relationship between aging and tumor suppression; 2) aging is an important cell biological phenomena, study of cellular aging occurrence and regulation mechanism is the law of human life, an important component of understanding the content, but also for the prevention and treatment of aging-related diseases to provide a solid theoretical basis. There is a growing respect for the application of natural plant treatment of disease and health.

Key Words: keReplicative senescence, the new research, cancer, healthy

1.细胞衰老的概念及其特征

1.1.细胞衰老简述

   细胞衰老是生物衰老的基本单位,是人类老年病发病的共同基础。它受到多种因素的影响,有自身遗传因素的影响,也有环境因素的影响。

    人们将有机体死亡的可能性随着年龄的增加而增大的现象称为衰老。衰老现象是一个循序渐进的自然过程。生物体生长发育到一定时期就进入衰老阶段,生物体的衰老是机体在细胞水平衰老的结果。

    细胞复制性衰老概念：Hayflick证实在体外培养的人二倍体成纤维细胞随所传代数的增加,细胞的增殖能力逐渐丧失,Hayflick将这种人正常体细胞在体外潜能受限的现象称为细胞复制性衰老。

1.2.DNA与细胞衰老

近年对衰老机制的研究已 进入基因时代,细胞内DNA损伤积累是衰老过程中最先提出的机制,DNA损伤与细胞衰老是现代生物学研究的热点。DNA不断地被外源性和内源性因子损伤, 如果损伤持续,它能引起DNA复制或翻译错误,从而导致点突变或染色体重排及经由各种信号途径引起应激反应,引起细胞衰老。通常真核细胞在完成其有限次数的后,丧失了合成DNA的能力,导致增殖能力的丧失。

细胞衰老(eellular seneseenee)是一个复杂的生理过程，是初级体细胞培养中存在的且最终不可逆转的复制能力的丢失。它的特征是形态学和生理学改变，包括终末细胞周期的停止，细胞衰老可能在器官衰老和肿瘤的预防中扮演着重要角色。细胞衰老和器官衰老都伴随着DNA损伤的增加。

1.3特征和表现

细胞衰老是细胞脱离细胞周期并不可逆地丧失增殖能力后进入的一种相对稳定的状态,虽然基本代谢过程仍然能够维持,但丧失合成DNA及增殖能力。

细胞衰老具有复制衰老、癌基因诱导的衰老及加速衰老等类型。衰老细胞具有细胞体积大而扁平、细胞停止及SA-β-gal反应阳性等明显特性,复制衰老还具有端粒缩短到无法维持染色体结构完整性的特征。

衰老的细胞与终末分化细胞及其相似，表现为有基本的代谢能力，但无能力。首先发现于人类体外细胞培养的成纤维细胞。

    衰老是生命过程中的正常现象,随着年龄的增长,人体不能长期地应付周围环境的变化,显著地表现在生理适应能力的减退。因此,衰老的过程可以认为:

机体的功能不断削弱;

对环境的适应性下降;

病理状况继发地急剧

2.分子水平了解衰老的机制

2.1.衰老生物学标志的指标

人口老化是本世纪人类面临的一个主要难题 ,为了有效地延缓衰老 ,就必须在分子水平了解衰老的机制。目前制约哺乳动物衰老研究的一个重要因素就是缺少可靠、易测的评估生物学年龄的衰老标志 ,它们是成纤维细胞的体外增殖能力、DNA损伤修复能力、线粒体DNA片段缺失、DNA甲基化水平、端粒的长度、衰老相关 β 半乳糖苷酶活性、晚期糖基化终产物水平、基因表达谱【4】。

2.2.端粒相关因子表达与细胞复制性衰老关系研究

    近年来的研究发现,端粒长度的缩短是造成细胞复制性衰老的原因,而端粒的长度受端粒相关因子的调节。因此,研究端粒相关因子与细胞复制性衰老之间的关系能够揭示细胞衰老机制。目前已发现与端粒相关的因子有很多,这些因子调节细胞端粒结构和长度的变化,在细胞复制性衰老过程中发挥各自不同的重要作用。 

2.2.1相关实验概述及其结果讨论（中国人民军事医学科学院）

●概述：中国人民军事医学科学院考虑到人胚肺成纤维细胞(HEL)属于二倍体成纤维细胞,具有复制性衰老的特性,因此选用HEL细胞作为研究对象,通过建立HEL细胞复制性衰老模型,来模拟正常细胞的衰老过程。

●过程和现象：实验首先通过分离培养获得HEL细胞,按1:2分瓶传代直至其衰老,计算每传一代的PD值,累计算出最终PD为。培养后期细胞轮廓变得不再鲜明,细胞变粗、变大、形态不规则,细胞质内黑色颗粒增多。

●研究表明：TRF1调节POT1与端粒ssDNA的结合过程,Tankyrase1调节TRF1与dsDNA的结合程度与状态。端粒缩短过程涉及Tankyrase1对TRF1 的作用:而端粒3′突出端缩短的过程则涉及TRF1与POT1。从分子水平上对细胞衰老加以验证，它们对于细胞复制性衰老起重要作用。

●讨论：虽然这些端粒相关因子与细胞衰老密切相关已经被认可, 但是它们对端粒结构及端粒长度变化的作用多是通过以肿瘤细胞为研究对象而获得的。对于在正常细胞复制性衰老过程中它们是如何发挥作用的以及在细胞复制性衰老过程中会发生何种变化等许多问题还远没有得到阐明。

3.细胞衰老与个体衰老和癌症的关系

目前已知,p53-p21和p16-pRB在细胞衰老过程中起着重要的作用,细胞衰老对肿瘤的形成起着天然的屏障作用。通过抑制端粒酶活性来诱导肿瘤细胞衰老和通过胞外刺激或化学治疗药物诱导肿瘤细胞发生衰老样生长停滞,已成为抗肿瘤研究的新思路。

细胞衰老是指细胞脱离细胞周期并不可逆地丧失增殖能力后进入的一种相对稳定的状态,是正常细胞的必然归宿。肿瘤细胞往往具有衰老障碍而表现出无限增殖的能力。在多种衰老细胞中,某些抑癌基因的过表达会引起细胞进入衰老程序,细胞绕过衰老途径是其永生化及癌变的必要条件,因而细胞复制性衰老是抑制肿瘤的一种可能机制。这样对衰老细胞的研究将为肿瘤的预防和治疗方法提供新的策略。

吉林省科学技术厅一项科研项目——菱角中抗肿瘤活性成分的分离、提纯及结构鉴定这项研究由四所吉林大学完成。提取并分离菱角中具有抗肿瘤作用的活性成分,对其抗癌机理进行初步探讨。实验结果表明,该化合物具有诱导肿瘤细胞凋亡的抗肿瘤作用。

菱角是菱科植物的果实,又称菱或菱实,主要生长在池沼或湖泊浅水之中,在我国南北方均有分布.菱角应用历史悠久,是药食用的水生植物,菱角味甘鲜,性平,无毒,具有清热祛暑、除湿祛风及益气健脾的功效,民间用于治疗溃疡、胃癌及食道癌等疾病。

4.抗衰老周边

4.1.中医对抗衰老的治疗和研究进展

随着世界范围内的回归自然热,人们越来越崇尚应用天然植物治疗疾病及保健。目前世界上有120多个国家和地区使用传统药物,欧洲一些国家在植物药的有关法规中明文列出被认可允许在药店以药物或OTC药物销售的药用植物(法国196种,德国128种)。美国FDA(食品和药品管理局)提出了把植物产品作为药品进行申报的草案,将对草药进行立法,把草药作为治疗药物纳入医疗保险而不再是作为营养补剂和替代药物,也为中药的现代化和国际化发展提供了新的机遇和广阔前景。

4.1.1中医理论--阴虚与动态衰老假说

●理论：元气决定人的“天年”,阴精是生命活动的物质基础,气机升降出入有常,气血流畅是生命健康的必要条件。衰老虽是全身生理机能的减退,而气虚、阴亏、血淤是衰老的基本病机,随着增龄,脏腑气阴逐渐消耗,气机升降出入失常而淤滞,从而导致机体衰老。

●古典记载：一生长壮老已是生命的良然规律,衰老是“厂帛一瘀一衰老”的中医衰老模式。人类生理过程的必然归宿。早在《素问·上 一、气旺、阴充、血液流杨是生命活动古天真论》中就有关于衰老的记载:”女子 的生理塞础-匕岁,肾气盛,沈更发长;二七而天癸至。”

●相关实验论证：山东中医药大学通过小鼠实验来分析不同年龄段大鼠的变化及左归饮、补肾益寿胶囊、维生素E等不同方药的影响。但其对于老年期后期大鼠的效果不及阴阳双补之剂。衰老是一个动态的过程，不同年龄阶段衰老机制有一定差异，应当根据不同年龄阶段采用不同的方法延缓衰老。阴虚贯穿衰老过程的始终，延缓衰老应从老年前期开始，补阴是该期最适宜的方法。具有补阴作用的左归饮对其具有较好的调节作用从而延缓衰老。

4.1.2中药的疗效

●楮实子的抗衰老活性成分及其品质评价

中药楮实子为桑科植物构树的干燥成熟果实,资源丰富,具有悠久的药用历史,我国历版药典均有收载,具有清肝明目、补肺益肾功效。

《本草》记载并具有滋补强壮、延年益寿之功效,但关于楮实子的现代研究不多。楮实子之名始载于《素问病机保命集》。楮实、楮桃、楮实子含义并非完全一致,楮实子应是构树果实(瘦果)而非种子。

构树属植物分布十分广泛,其中构树广泛分布于中国除黑龙江、内蒙古、宁夏、青海等以外大部分地区。

不同产地楮实子在性状上存在一定差异。

楮实子红色素及提取物有不同程度的抗氧化作用。

●茶油

   J经研究实验发现，采用TBA法研究了茶油对小鼠肝脏体外过氧化作用的抑制 ,研究发现 :茶油能有效清除激发态自由基 ,对肝脂质过氧化有明显抑制作用。

●滑菇多糖

   已有研究表明多种食药用真菌多糖均有抗衰老作用。

滑菇多糖可以通过增强衰老模型鼠的免疫功能发挥抗衰老效应，有效提高衰老模型鼠的胸腺指数、脾指数和脾淋巴细胞转化率。　 

滑菇多糖可以通过提高衰老模型鼠的抗氧化能力发挥抗衰老作用，提高衰老模型鼠肝脏的超氧化物岐化酶活力，增强肝脏抑制活性氧生成的能力，降低肝脏脂褐 素的含量。 

组织形态学观察发现，滑菇多糖对脾脏和肝脏在衰老过程中的退行性变化有明显改善作用。

参考文献

【1】张宗玉,范新青,童坦君;中国人外周血白细胞端区DNA长度随增龄缩短[J];中国生物化学与分子生物学报;1997年05期

【2】童坦君,张宗玉;衰老分子生物学在新世纪面临的机遇与挑战[J];中华老年医学杂志;2000年03期

【3】刘平湖,童坦君,张宗玉!;细胞周期抑制因子p16可诱导人成纤维细胞发生衰老样变化[J];中华老年医学杂志;2001年02期

【4】张宗玉,范新青,童坦君;中国人外周血白细胞端区DNA长度随增龄缩短[J];中国生物化学与分子生物学报;1997年05期

【5】师迎旭 端粒相关因子表达与细胞复制性衰老关系研究《中国人民军事医学科学院》2005年

【6】庞素秋 中药楮实子的抗衰老活性成分及其品质评价《第二军医大学》2006年

【7】叶新民,方德国,鲍智鸿 茶油体外抗氧化作用的研究《安徽农业科学》2001年06期

【8】陈莉外源性补充L-肉碱对运动大鼠肝脏线粒体呼吸链酶活性及自由基代谢的影响《西北师范大学》2009年

【9】韩明向 周宜轩,李平,倪恩荣,魏江磊 "虚—淤—衰老"模式初探《安徽中医学院学报》1992年03期

【10】李文瑞 刘新光  周中军DNA损伤与细胞衰老关系的研究进展《国际检验医学杂志》2010年06期