衰老细胞质与量的差别

个体的所有器官组织中的细胞每天都在新生和死亡之间动态平衡,大脑的心脏也不例外。尽管神经元的更新速率低于三天更新的胃壁细胞,但大脑中的神经干细胞却可以更新神经元。大脑垂体中还有一个干细胞,可以更新分泌激素的几种功能细胞。因此,各个器官组织的衰老状态与细胞死亡无关,而与细胞更新的速度有关,而与细胞衰老的程度有关。

所谓的衰老细胞应分为三种类型:(1)复制性衰老细胞:端粒缩短是细胞衰老的主要原因,而细胞分裂导致端粒缩短。因此,细胞在分裂后会产生几种复制性衰老细胞。 (2)终末分化的衰老细胞:一些不再分裂的终末分化细胞,例如已发现不分裂的心肌细胞,神经元细胞和端粒。缩短到一定程度会产生终末分化的衰老细胞。 (3)DNA突变的衰老细胞:DNA突变可以发生在任何年龄的细胞中,而与端粒的长度无关,当突变积累到一定程度时,细胞就会呈现衰老状态。数十年前已有报道,在免疫力低下的小鼠中,DNA突变的细胞积累更多,寿命更短。

2017年初,Weizmann LeMada的Valery Krizhanovsky及其同事对组织中的老化分子标记物进行了染色和成像。在区分衰老细胞和年轻细胞时,发现在年轻小鼠中看到了1%的衰老细胞,但是在两岁的小鼠中,衰老细胞的特征高达20%。

在体内,由于免疫系统的功能,细胞通常在死亡之前被免疫系统清除,没有细胞死亡或积累。因为衰老,突变或癌细胞表达的信号吸引免疫系统以将巨噬细胞引导至吞噬酶衰老,突变或癌细胞,或引导免疫细胞释放穿孔素以裂解衰老,突变或癌细胞。例如,在肿瘤细胞上高表达的CD47能够将“不要吃我”信号(与巨噬细胞表面上的SIRPα结合)传递给巨噬细胞,并击败在白细胞上表达的“吃我”信号肿瘤细胞(如钙网)。蛋白质等),从而阻断巨噬细胞的吞噬功能。 CD47的表达下调或构象变化发生在老化的红细胞表面。减少“不要吃我”信号,促进“吃我”信号(如磷脂酰丝氨酸)的表达,这促进了巨噬细胞对衰老的红细胞的吞噬作用。

2018年12月21日发表在着名期刊《Nature Communications》上的一项研究表明,免疫监视功能受损会加速衰老。免疫系统具有识别,杀死并及时清除体内突变细胞,衰老细胞和癌细胞的功能,这也称为免疫监视。一旦免疫细胞识别并激活衰老细胞,它们就会立即发挥细胞毒性作用并释放穿孔素。

穿孔素是免疫细胞中存在的一种蛋白质,是免疫细胞清除细胞的主要物质。它可以穿透细胞膜并导致老化的细胞破裂并死亡。

以色列,Yossi Ovadya和Tomer Landsberger的研究人员敲除了正常小鼠中的穿孔素基因,使免疫细胞无法释放穿孔素来破坏衰老细胞。在测试了正常小鼠和缺乏穿孔素的小鼠在2、12和24个月时的衰老细胞水平后,研究人员发现在24个月大的小鼠中也观察到了正常小鼠的衰老。细胞含量为10%,而缺乏穿孔素的小鼠占衰老细胞的43%。

那么,年轻小鼠的衰老细胞和老年小鼠的衰老细胞之间有什么区别吗?

1998年,我在《燕京医学报》第《衰老的机理意义及治疗》号发表了一篇文章,指出个体衰老最终是由干细胞端粒中DNA重复丢失造成的。

2007年,英国科学家阿纳斯塔西亚(Anastasia)在《自然》杂志上写道,个体衰老是由成年干细胞数量减少引起的,这是错误的。直到2010年,美国科学家在《自然》杂志上还提出:我们的身体衰老,主要是各个器官的成年干细胞的衰老:以衰老的干细胞分化的``补充细胞''变老,导致身体衰老(参考: ErgünSahin Ronald A. DePinho(2010)与衰老过程中端粒,线粒体和干细胞的功能衰退相关,《自然》,464,520-528。

尽管干细胞表达端粒酶,但造血干细胞(HSC),神经干细胞(NSC),毛囊干细胞(hfSC)和种系干细胞(GSC)的端粒也会随着年龄的增长而缩短(Ferrón等。2009; Flores等,2008)。

由于干细胞逐渐衰老,因此与年轻人的年轻干细胞分化的功能细胞是年轻的功能细胞,而与老年人的衰老干细胞分化的功能细胞则是衰老的功能细胞。也就是说,老年人的功能细胞数量和儿童的功能细胞数量不仅存在差异,而且在质量上也存在差异。特别是脑神经元和心肌细胞是不再分裂的终末细胞,其组织周转率远低于其他组织。对于个体衰老,质的差异可能更为决定性。否则,将消除衰老细胞。该药物没有并且尚未发现具有延长动物预期寿命的作用。

尽管儿童的神经元和心肌细胞起初是年轻的,但是由于更新率低,老年人中的大多数细胞都是年轻的,不分裂的终末分化细胞将逐渐衰老。因此,到老年时,心肌中的所有心肌细胞几乎都与衰老一样老。神经干细胞也正在衰老,并且通过老化的神经干细胞分化的神经元也在老化。

衰老细胞和年轻细胞的基因表达谱是不同的,并且基因表达谱的变化导致细胞衰老和个体衰老。例如,淀粉样蛋白β是通常在生理上必不可少的蛋白质。前β淀粉样蛋白的可溶形式刺激小胶质细胞吞噬突触,从而删除记忆并为大脑提供清除空间的新知识。年轻的神经元表达降解β淀粉样蛋白以防止神经元中β淀粉样蛋白积聚的酶。但是,降解老年人淀粉样蛋白的酶基因会逐渐关闭,从而导致神经中的β淀粉样蛋白。元中大量积累,宏观表现是阿尔茨海默氏病。同样,脂褐素的大量积累会产生可见的衰老外观-老年斑。 -原文:黄碧露

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