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衰老或细胞衰老一般都认为是不好的现象,最近《细胞》杂志的两个研究发现,细胞衰老也许和细胞程序性坏死、自噬和凋亡一样,是胚胎正常发育的重要保障。让我们必须重新认识细胞衰老的生理学意义,将来或许会有人发现,细胞衰老对机体对抗某些疾病和不利因素也具有正面价值,甚至可以让我们重新认识个体衰老的生物学价值。
按照Hayflick的经典说法,细胞分裂到一定次数,就会达到极限或衰老,这就是所谓著名的Hayflick极限。(1965年由列奥那多·海佛烈克Leonard Hayflick提出,他证明一般人类细胞在细胞培养下,在进入衰老期前只能分裂52次,推翻了过去艾力克西斯·卡洛(Alexis Carrel)主张的细胞永生说。后来的研究证明,端粒会随每次细胞分裂(mitosis)而变短,并缩短细胞“生命时钟”寿命。)
当前生命科学领域比较一致的看法,是衰老在各种应激都发挥一定作用。2013年11月21日《细胞》杂志发表两篇来自西班牙学者的研究给我们提供了更加让人吃惊的结果,他们发现细胞衰老不仅是一种损害性变化,也具有生理性作用,或者是多细胞生物生存不可缺少的过程,说明衰老本身就是生物进化过程中获得的生存技能或手段之一。他们的研究主要是发现在胚胎发育过程中,细胞衰老是一种主动必要的现象,这种变化就和我们熟悉的细胞凋亡这样的过程具有同样的重要性。如果延续这种思路,肿瘤甚至恶性肿瘤也许是生物进化的一种必然现象或结局。
分裂过程中细胞衰老的特征是,细胞周期基因和细胞基质成分表达下调,细胞周期抑制因子、细胞基质降解酶、某些细胞因子和免疫监视因子表达增加。细胞应激因子对癌基因的表达的干扰是否也可以影响肿瘤细胞周期目前仍存在争议。或者说肿瘤细胞长生特征和正常细胞是否存在不同类型的细胞周期调节模式目前仍不明确。
研究细胞衰老需要明确细胞衰老的特征。目前最常用的细胞衰老标志物是衰老相关b半乳糖苷酶,该酶活性和衰老细胞自噬存在密切联系。p53, p21, p16 和RB等的改变可作为辅助细胞衰老标志物。衰老细胞通常表现出特殊的染色颗粒,并发生分泌功能的特征性改变。遗憾的是,上述各种改变都无法单独明确细胞衰老,因此必须采用多种方法来综合确定某一细胞属于衰老细胞。
细胞衰老一般作为细胞应激的反应模式。过去曾经发现,细胞衰老会干扰细胞损伤的修复过程。过去曾有研究提示,衰老相关b半乳糖苷酶参与鸟的中肾退化过程,但从未发现衰老相关b半乳糖苷酶和哺乳动物胚胎发育的联系。《细胞》两篇研究发现,衰老细胞在小鼠胚胎发育过程中普遍存在,Daniel Mun oz-Espın等重点关注细胞衰老在胚胎内耳和肾小管发育中的作用,Storer等则关注衰老细胞对四肢形成过程中顶端外胚层嵴的作用。两项研究都说明,胚胎衰老细胞和成年衰老细胞存在共同但不完全相同的细胞调节通路。他们的研究证明,衰老细胞在胚胎正常发育过程中具有关键作用。
这一研究让我们对细胞衰老有了更全面的认识,但也带来了更多疑问,如诱发这些细胞衰老的启动因素是那些?那些标志是确定细胞衰老最理想的标准?等都需要深入研究。
相关文献
A new development in senescence..pdf
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