发育生物学教学课件-11-2015.6.10.pptVIP

细胞衰老是机体衰老的基础 一个细胞从干细胞逐步分化成熟、然后衰老死亡的过程称为一个细胞生命期。 衰老的概念 衰老(aging)：生物体的形态、结构和生理功能逐渐衰退的总现象。 细胞衰老有两层含义：一是其增殖分化的功能停止；二是其维持的细胞基本功能停止。 细胞衰老分子机制的主流假说 Ⅰ、自由基及其产生 自由基是细胞进行生物氧化过程中或受电离辐射时产生的一些高反应活性的化合物，它们是外层轨道上具有不成对电子的分子或原子基团的总称。 如包括超氧阴离子自由基、羟自由基、脂氧自由基、加上过氧化氢、氢过氧基、烷过氧基、烷氧基、二氧化氮和一氧化氮自由基，氮氧自由基、过氧亚硝酸盐、氢过氧化物、单线态氧和臭氧等，统称活性氧。它们的化学性质活跃，在细胞中经常产生，广泛存在。 Ⅱ、自由基的危害 机体对细胞中产生的自由基有一定的清除能力，清除机制 ?保护性的酶：主要有超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶(CAT)等。 2H++O2-.+ O2-. O2+H2O2(ＳＯＤ催化) H2O2 + H2O2 2H2O+ O2 (过氧化氢酶催化) ?抗氧化物分子,如维生素Ｅ和维生素Ｃ，都是终止自由基反应的有效物质。 ?细胞内部自身隔离化，如许多氧化物的代谢主要在线粒体内进行。 端粒和端粒酶 随着细胞分裂时染色体的复制使端粒不可避免地逐渐缩短，体外培养证实（新生儿的细胞可传代培0-90代，而70岁的老人其体细胞仅能传代培养20-30代） 人类体细胞每分裂一次端粒缩短3-120bp，因此端粒可能限制了细胞分裂次数，端粒的逐渐缩短可能是细胞计算和控制细胞分裂的基础，即端粒有“分裂时钟（mitotic clock）”的作用，当端粒缩短到一定程度就不再保护染色体免受重组或降解，细胞分裂的控制点就此得到信号而产生作用，如使细胞分裂停止和进入老化过程，最后导致细胞死亡。 端粒酶（telomerase）的发现 端粒酶发现于20世纪70到80年代。约翰霍普金斯基础生物医学研究所的女教授Carol Greider、加州大学的Elizabeth H. Blckburn（女）博士和哈佛医学院的Jack Szostak博士 三人对端粒酶的发现和预测做了杰出的贡献。 端粒是用来保持染色体稳定的，而端粒酶则是负责延长端粒的，由于多数体细胞内端粒酶不表现活性导致细胞染色体端粒变短，进而导致细胞死亡。宏观上看就是人体衰老，那看起来似乎只要保证端粒酶一直保持活性就可以使人长生不老了，事实上这是很困难的。但端粒与端粒酶的研究毕竟给延长寿命带来了曙光.可是，端粒与端粒酶也与人类死神“癌症”密切相关。 正常细胞中端粒酶是关闭的，但在85％的癌细胞中端粒酶都表现出异常的活跃性。端粒酶通过在染色体末端注满保护性“缓冲液”起着保护DNA的作用。这个过程是生命早期所必需的，因为如果没有端粒酶的保护作用，DNA就会随着细胞的快速分裂而降解。然而，机体在出生前就会关闭端粒酶，为细胞能够分裂的次数规定一个严格的上限。 可是端粒酶在癌细胞中又是如何被激活的呢？ 应用 由于端粒酶活性见于绝大多数恶性肿瘤，而人正常体细胞中未见该酶活性，端粒酶活性为恶性肿瘤的诊断和治疗带来了希望。 端粒酶活性的测定（端粒酶活性的检测有希望成为早期恶性肿瘤诊断和判断肿瘤预后的标志物。例如端粒酶活性的检测可作为筛选早期恶性肿瘤的标志物，若能将转移癌细胞与外周血细胞分开亦可作为早期转移癌的标志物。） 端粒酶在体外可以以其自身RNA的模板区为模板，在适宜的寡核苷酸链的末端添加6个碱基的重复序列，用聚丙烯酰胺（PAGE）凝胶电泳可显示6个碱基差异的梯带。1994年Kim建立了基于PCR基础上的端粒重复序列扩增法（telomeric repeat amplification protocol, TRAP）。 由于端粒酶活性是保持绝大多数恶性肿瘤细胞继续生长必须之酶，抗癌药物建立在抑制端粒酶活性的基础上可能会得到高效治疗效果和最低的副作用。 端粒酶在生殖细胞和其它永久存活细胞内的功能是保持端粒长度，使细胞能不断地分裂。虽然要考虑到抑制肿瘤细胞端粒酶活性的同时也抑制了生殖细胞和造血干细胞端粒酶活性，但是此治疗设想比现用治疗的毒性和副作用低，通常的化疗除了对干细胞没有作用外，对所有增生的细胞均起作用。用端粒酶抑制剂会减轻或避免常规化疗所引起的恶心、脱发等副作用。 端粒酶抑制剂在端粒缩短到一定程度时才被激活，发挥效应，所以可能需要一段时间。设计用该酶抑制剂治疗肿瘤首先应设法加快肿瘤细胞端粒的缩短速度，以尽快使抑制剂发挥作用达到治疗肿瘤的目的。 抗癌新策略：用RNAi抑制端粒酶生产 科学家利用RNA干扰即RNAi技术成功削弱了端粒酶的能力。绝大多数癌症类型的癌细胞中都存在这种酶，它