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NutritionPlus营养衰老机制 [复制链接]

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在文章中,我们用进化理论解释了衰老产生的原因,今天我们就从细胞层面来探索衰老。细胞是生命的基本单位,它能够通过分裂进行更新换代,但为什么我们的组织器官还是会衰老?

细胞的分裂有尽头吗?

很久以前,人们认为细胞的分裂是没有尽头的。

年,生物学家AlexisCarrel将一块鸡心组织放在培养皿内,加入血浆和液态鸡胚组织培养。他认为,血浆里含有蛋白质,液态鸡胚组织中含有细胞生长所需的营养物质。

几天后,鸡心组织上分裂出了新的细胞,细胞的生长逐渐缓慢,直到液态鸡胚组织耗尽,容器中也没有额外的生长空间。

于是他将这块鸡心组织移到了新的培养皿中,添加了新的血浆和鸡胚。和之前一样,细胞在新环境中继续分裂,直到新的容器也长满了。就这样,这项细胞培养工作一直进行到年AlexisCarrel去世。细胞一次次分裂,使人们误以为细胞在体外能够无限传代。

照这么说,细胞都能永生,那凭什么人不能永生呢?

实际上,Carrel培养细胞采用的液态鸡胚组织没有完全去除血清中的活细胞。所谓能无限传代的细胞,不是来自鸡心的细胞,而是每次添加的新细胞。

其他科学家在重复他的实验时纷纷遭遇了失败,细胞养着养着就死了,但由于当时细胞永生的观念实在太深入人心,种种质疑声被归咎于实验误差和操作失误。

细胞分裂的极限

年,解剖学家Hayflick和Moorhead没有将细胞培养在切碎的组织上,而是将细胞悬浮在含有必须营养物和细胞生长因子的培养基中。实验进行几个月后,他们发现细胞分裂40-60次后就不再分裂。

经过一系列实验,他们得到了结论:大多数正常细胞的分裂是有限的。这个细胞分裂的极限被称为海夫利克极限,开启了关于细胞衰老的研究领域。

有没有能够无限分裂的细胞?

答案是,有。比如癌细胞,它就不受海夫利克极限的制约,可以无限分裂增殖。

我们追求的永生细胞对人类而言却是致命的,想想有点讽刺。

细胞分裂为什么会有极限

为什么细胞分裂40-60次后就不再分裂了?这可以从细胞分裂的机制说起。

DNA复制的方式导致细胞衰老

细胞分裂中最重要的是载有染色体的DNA的复制,每一次细胞分裂,都必须复制其染色体,使每个新的细胞接收全部的遗传信息。

于是问题就出现了:在合成新的DNA链时,需要有一个起始物与原先的DNA链结合,接下来的核苷酸才能一个个接在起始物后面,形成一条新的DNA链。这段用于引导的起始物在新链合成后会被切除。

也就是说,与原先的DNA链相比,新合成的链就缺少了这段由RNA替代的序列。就好比编绳子时先在两条绳子的一端打个结,编完后再把这个结剪去,绳子就缺少了一段长度。

这么看来,DNA在复制的过程中一定会越来越短,如果没有解决措施,最终一定会导致重要的基因丢失。

端粒长度限制了细胞分裂

年,三位美国科学家因发现了影响细胞分裂极限的端粒而获得了诺贝尔奖。端粒是一段具有重复序列的DNA片段。它存在于染色体的末端,就像一个小小的帽子,却具有保护遗传信息完整性的重要作用。在DNA的复制过程中,端粒就充当着不重要的、可以被剪去的片段。随着一次次细胞分裂,端粒也会越来越短。

当细胞分裂达到40-60次时,端粒已经非常短,DNA的修复机制将它识别为受损DNA,进而激活体内的蛋白信号通路,中止细胞周期,使细胞无法继续分裂。当端粒完成了它全部的任务寿终正寝的时候,细胞的分裂也就被迫停止了。

这种在细胞分裂过程中端粒不断缩短、最终导致细胞分裂能力减退的衰老现象也被称为细胞的复制衰老。

衰老细胞之于人体

分析了细胞衰老的原因,最后来说说它和人体衰老的联系。除了无法继续分裂、维持组织功能外,这些衰老细胞还有不少其他特征,导致了人体衰老:

细胞功能紊乱。衰老细胞合成DNA、RNA、蛋白质等的效率会下降,它们仍然会合成这些物质,但更多的是无功能的蛋白质、编码错误的DNA,也就是细胞内的垃圾,导致细胞功能失常。

对细胞凋亡的抵抗能力。细胞凋亡指为维持内环境稳定,细胞自主有序地死亡。但衰老细胞是人体内的钉子户,它们在组织内日积月累,不断刺激着周围细胞,破坏相邻细胞的分子。

炎性因子分泌增多。衰老细胞会分泌大量的分泌炎性细胞因子,趋化因子,生长因子,基质蛋白到周围环境中,引起炎症,这也是老年炎症相关疾病增加的原因。

这些不断积累的衰老细胞,对机体造成了很多负面影响,最终导致人体的衰老。

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