老化的生物学理论.ppt

第一节 老化的生物学理论老化的生物学理论老化的生物学理论 生物老化理论（生物老化理论（biological aging theoriesbiological aging theories） 研究老化过程中生物体的生理改变的特性和原因研究老化过程中生物体的生理改变的特性和原因 老化（老化（agingaging）：是指生物体生长发育到成熟期后，：是指生物体生长发育到成熟期后，随年龄的增长，在形态结构和生理功能方面出现的一随年龄的增长，在形态结构和生理功能方面出现的一系列退行性变化及机体功能的逐渐丧失系列退行性变化及机体功能的逐渐丧失 体细胞突变理论体细胞突变理论 分子交联理论分子交联理论 自由基理论自由基理论 神经内分泌理论神经内分泌理论免疫理论免疫理论基因程控理论基因程控理论 端粒端粒端粒酶假说端粒酶假说随机老化理论随机老化理论非随机老化理论非随机老化理论生物老化理论的分类生物老化理论的分类老化的发生是随机损老化的发生是随机损伤累积的过程伤累积的过程老化是程序控制的过程老化是程序控制的过程体细胞突变理论体细胞突变理论（the somatic mutation theorythe somatic mutation theory）人体衰老的重要原因在于体细胞会发生自发性突变，人体衰老的重要原因在于体细胞会发生自发性突变，随后突变细胞继续分裂，直至器官功能失调甚至完随后突变细胞继续分裂，直至器官功能失调甚至完全丧失全丧失随机老化理论随机老化理论 依据依据 经射线照射的大鼠，其寿命比对照组缩短。经射线照射的大鼠，其寿命比对照组缩短。 解释：由于照射导致动物体细胞突变，从而导致动解释：由于照射导致动物体细胞突变，从而导致动物的衰老和死亡。突变可由射线引起，也可由化学物质物的衰老和死亡。突变可由射线引起，也可由化学物质引起。引起。 进一步阐释：体细胞的突变意味着细胞中功能基因进一步阐释：体细胞的突变意味着细胞中功能基因减少，从而使由该基因产生的功能蛋白质减少，正常生减少，从而使由该基因产生的功能蛋白质减少，正常生理活动受到破坏，进而威胁寿命。理活动受到破坏，进而威胁寿命。随机老化理论随机老化理论体细胞突变理论体细胞突变理论 疑问疑问 在自然界，不论是动物或人，没有人天天给他们在自然界，不论是动物或人，没有人天天给他们(或或它们它们)进行放射线照射，为什么会衰老呢？进行放射线照射，为什么会衰老呢？ 自然照射也可带来体细胞的突变自然照射也可带来体细胞的突变一些研究也证实，老年动物染色体的异常多于年轻一些研究也证实，老年动物染色体的异常多于年轻动物。还有报导寿命较短的小鼠，其染色体异常发动物。还有报导寿命较短的小鼠，其染色体异常发展的速度快于寿命较长的小鼠展的速度快于寿命较长的小鼠随机老化理论随机老化理论体细胞突变理论体细胞突变理论 但是但是 很多事实不支持体细胞突变是衰老的始动原因这一学很多事实不支持体细胞突变是衰老的始动原因这一学说说地球上的动物所受自然照射差不多，但它们的寿命可以相差地球上的动物所受自然照射差不多，但它们的寿命可以相差1010多倍，甚至几十倍，对此很难用体细胞突变学说来解释多倍，甚至几十倍，对此很难用体细胞突变学说来解释测定日本广岛受到原子弹袭击的幸存者的衰老速度，也未发测定日本广岛受到原子弹袭击的幸存者的衰老速度，也未发现这些人的衰老速度有明显加快现这些人的衰老速度有明显加快随机老化理论随机老化理论体细胞突变理论体细胞突变理论分子交联理论分子交联理论（the cross-link theorythe cross-link theory） 19421942年年BjorkstenBjorksten（比约克斯坦）提出，又名串联理论比约克斯坦）提出，又名串联理论/ /胶原质论。胶原质论。 交联学说认为：随时间的推移及年龄增长，由于机体交联学说认为：随时间的推移及年龄增长，由于机体长期暴露于含有化学物质和放射性物质的环境之中，长期暴露于含有化学物质和放射性物质的环境之中，生物体内的脂肪、蛋白质、碳水化合物以及核酸会形生物体内的脂肪、蛋白质、碳水化合物以及核酸会形成交联，而这些交联的形成最终会导致组织的弹性下成交联，而这些交联的形成最终会导致组织的弹性下降，僵硬度增加。降，僵硬度增加。随机老化理论随机老化理论 解释解释 为了生存的延续，生物体则顽强不断的实行重组和为了生存的延续，生物体则顽强不断的实行重组和更新。更新。 储存在遗传因子中的信息保证了这个重建和更新的储存在遗传因子中的信息保证了这个重建和更新的正确性和一贯性。正确性和一贯性。 由于生物体某些部分的再生和重建相当困难，比如由于生物体某些部分的再生和重建相当困难，比如组成皮肤，肌腱，眼球晶体和细胞间胶原组织的结构蛋组成皮肤，肌腱，眼球晶体和细胞间胶原组织的结构蛋白，这些部位往往一次建成，继而延用终生。白，这些部位往往一次建成，继而延用终生。分子交联理论分子交联理论随机老化理论随机老化理论 解释解释 正常时，正常时，细胞分子呈分离状态，即使分子串联人体也细胞分子呈分离状态，即使分子串联人体也可以修复。可以修复。 老年时老年时，串联的分子附在，串联的分子附在DNADNA的分子上，对其损害的分子上，对其损害细胞突变细胞突变胶原蛋白失去弹性。胶原蛋白失去弹性。分子交联理论分子交联理论随机老化理论随机老化理论自由基理论自由基理论(free radical theory of aging)(free radical theory of aging)1965年年Harman D提出提出它的提出是基于这样的前提，即所有生物的衰老和它的提出是基于这样的前提，即所有生物的衰老和死亡是由一个受遗传因素和环境因素影响的共同过死亡是由一个受遗传因素和环境因素影响的共同过程负责。程负责。该理论认为衰老是细胞成分积累性氧化损伤的结果，该理论认为衰老是细胞成分积累性氧化损伤的结果，是由自由基反应引起的，自由基反应参与环境、疾是由自由基反应引起的，自由基反应参与环境、疾病和遗传控制的衰老过程有关的衰老性改变病和遗传控制的衰老过程有关的衰老性改变随机老化理论随机老化理论解释解释自由基是具有一个以上的不成对电子的分子或原子的总称自由基是具有一个以上的不成对电子的分子或原子的总称人细胞在代谢过程中，产生一系列自由基，其中以羟自由人细胞在代谢过程中，产生一系列自由基，其中以羟自由基和氧自由基对人体损害最大基和氧自由基对人体损害最大污染的环境，也可以产生大量的自由基污染的环境，也可以产生大量的自由基自由基氧化能力极强，它可以破坏细胞膜、蛋白质及自由基氧化能力极强，它可以破坏细胞膜、蛋白质及DNADNA，造成染色体畸变、细胞突变、导致恶性肿瘤；可使胶元蛋造成染色体畸变、细胞突变、导致恶性肿瘤；可使胶元蛋白交联变性，导致骨质疏松、血管硬化、皮肤皱缩，促进白交联变性，导致骨质疏松、血管硬化、皮肤皱缩，促进衰老衰老随机老化理论随机老化理论自由基理论自由基理论依据依据射线照射可使被照射的机体产生自由基射线照射可使被照射的机体产生自由基如果预先给照射的动物服用抗氧化剂如果预先给照射的动物服用抗氧化剂( (如如2-2-巯基乙巯基乙胺等胺等) )，如：有人给鼠类喂以抗氧化剂，可使其寿，如：有人给鼠类喂以抗氧化剂，可使其寿命增加。命增加。随机老化理论随机老化理论自由基理论自由基理论 研究者指出：衰老是由于细胞代谢过程中自由基产物研究者指出：衰老是由于细胞代谢过程中自由基产物有害作用的结果有害作用的结果 难以控制的自由基反应，在各种病理过程中，是细胞难以控制的自由基反应，在各种病理过程中，是细胞损伤的重要根源，它们能导致衰老损伤的重要根源，它们能导致衰老 自由基学说提出已有自由基学说提出已有30多年，不少学者对其进行了补多年，不少学者对其进行了补充和发展，理论也越来越深奥充和发展，理论也越来越深奥随机老化理论随机老化理论自由基理论自由基理论 根据衰老的自由基学说，一些学者认为：凡是能够升根据衰老的自由基学说，一些学者认为：凡是能够升高红细胞中（超氧化物歧化酶）活性的药物，高红细胞中（超氧化物歧化酶）活性的药物，就是抗衰老药；凡是能够降低血中过氧化脂质的药物，就是抗衰老药；凡是能够降低血中过氧化脂质的药物，就是抗衰老药。就是抗衰老药。 一些学者认为人类的一些严重疾病（如恶性肿瘤、一一些学者认为人类的一些严重疾病（如恶性肿瘤、一些自身免疫性疾病、动脉粥样硬化、肺气肿、关节炎、些自身免疫性疾病、动脉粥样硬化、肺气肿、关节炎、肝硬化和糖尿病等）也是自由基反应的产物肝硬化和糖尿病等）也是自由基反应的产物 随机老化理论随机老化理论自由基理论自由基理论 体细胞突变理论体细胞突变理论 分子交联理论分子交联理论 自由基理论自由基理论 神经内分泌理论神经内分泌理论免疫理论免疫理论基因程控理论基因程控理论 端粒端粒端粒酶假说端粒酶假说随机老化理论随机老化理论非随机老化理论非随机老化理论生物老化理论的分类生物老化理论的分类老化的发生是随机损老化的发生是随机损伤累积的过程伤累积的过程老化是程序控制的过程老化是程序控制的过程18神经内分泌理论神经内分泌理论（neuroendocrine theoryneuroendocrine theory） 要点：要点：老化现象是由于大脑和内分泌腺体的改变所致老化现象是由于大脑和内分泌腺体的改变所致 机理：机理：中枢神经系统中枢神经系统 神经内分泌系统神经内分泌系统 生长发育到衰老生长发育到衰老 理由：理由：随增龄下丘脑发生老年性改变随增龄下丘脑发生老年性改变 新陈代谢减慢及生理功能减退新陈代谢减慢及生理功能减退非随机老化理论非随机老化理论19 神经内分泌系统老化表现：神经内分泌系统老化表现： 神经受体数量减少、酶合成功能减退神经受体数量减少、酶合成功能减退 脑细胞数量减少脑细胞数量减少 感觉和运动神经元传导速度减慢感觉和运动神经元传导速度减慢 脑萎缩脑萎缩 多疑、忧郁、孤独多疑、忧郁、孤独神经内分泌理论神经内分泌理论非随机老化理论非随机老化理论20免疫理论免疫理论 (immunological theory)(immunological theory) 19621962年，年，WalfordWalford提出提出 老化过程的基础是免疫系统功能的逐渐下降，老化不老化过程的基础是免疫系统功能的逐渐下降，老化不是被动耗竭，而是由免疫系统介导的主动的自我破坏是被动耗竭，而是由免疫系统介导的主动的自我破坏 机理：机理： 年龄增长年龄增长 突变的细胞增加突变的细胞增加 免疫功能下降免疫功能下降 T-C T-C识别能力下降识别能力下降 对自身抗炎反应能力增加对自身抗炎反应能力增加 诱发组织老化诱发组织老化非随机老化理论非随机老化理论21 依据依据 老化与免疫功能减退有关：老化与免疫功能减退有关： 老年人感染性疾病和癌症的发生率明显增加老年人感染性疾病和癌症的发生率明显增加 自身免疫在老化过程中起到重要作用：自身免疫在老化过程中起到重要作用： 随着增龄体内细胞产生突变的机率增加，突变细胞被体内随着增龄体内细胞产生突变的机率增加，突变细胞被体内免疫系统辩认为异物，激发体内免疫反应，产生抗体。如老年免疫系统辩认为异物，激发体内免疫反应，产生抗体。如老年人风湿性关节炎的发病率增高人风湿性关节炎的发病率增高免疫理论免疫理论 非随机老化理论非随机老化理论22最新发现癌症的发病与过速衰老有关最新发现癌症的发病与过速衰老有关 瑞士日内瓦大学医学院曾对瑞士日内瓦大学医学院曾对270个年龄在个年龄在75岁以上的死岁以上的死者解剖，发现者解剖，发现48%人体内有不同数量的恶性肿瘤实体，人体内有不同数量的恶性肿瘤实体，但其生前无临床诊断和症状。但其生前无临床诊断和症状。 以这一年龄推算，这些人如果活到以这一年龄推算，这些人如果活到120岁，他们会有岁，他们会有90%的人将患有各种癌症。据此，医学家们认为，癌症的人将患有各种癌症。据此，医学家们认为，癌症也是与年龄相关，过早的患癌症就是过速衰老的特征。也是与年龄相关，过早的患癌症就是过速衰老的特征。免