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    為何細(xì)胞總是老化？

    發(fā)布時間： 2021-10-19　　點(diǎn)擊次數(shù)： 1069次

    常有用戶提到細(xì)胞狀態(tài)不好，

    比如：細(xì)胞不再透亮，內(nèi)部有很多細(xì)碎的小黑點(diǎn)，細(xì)胞形態(tài)異常，培養(yǎng)液變黃……

    這時，除了考慮細(xì)菌污染的問題，細(xì)胞老化也不容忽視~


    何為細(xì)胞老化？

    1882年，德國生物學(xué)家Weismann曾大膽預(yù)測“在細(xì)胞水平存在老化現(xiàn)象"。他推測：機(jī)體的壽命限制受控于體細(xì)胞的分裂能力；在遺傳進(jìn)化中，不同物種的體細(xì)胞獲得了不同分裂的潛能，從而決定了不同物種的壽命長短。

    20世紀(jì)50年代，Swin和他的同事利用原代細(xì)胞體外培養(yǎng)試驗證明了來源于不同物種的纖維細(xì)胞均不具備無限分裂的潛能。取得突破性進(jìn)展的還是Hayflick和Moorhead，他們做了更系統(tǒng)更細(xì)致的觀察和描述，他們對25株人成纖維細(xì)胞進(jìn)行原代培養(yǎng)，在這個過程中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過約50次傳代之后，所有細(xì)胞出現(xiàn)功能退化，并且喪失分裂能力的現(xiàn)象。此后人們將這一現(xiàn)象稱之為“Hayflick極限"或者自發(fā)性老化。之后也有事實(shí)證明，細(xì)胞老化并不是體外培養(yǎng)所導(dǎo)致，細(xì)胞在體內(nèi)也會隨著年齡的增長，逐步走向老化。


    細(xì)胞老化的基本特征？
    細(xì)胞周期阻滯

    長期的細(xì)胞周期阻滯是老化細(xì)胞的基本特征，也是體外鑒定細(xì)胞老化*的指標(biāo)。為了檢查細(xì)胞是否躍出了細(xì)胞周期，人們通常檢測增殖指示分子Ki-67的表達(dá)豐度；或者通過將與胸腺嘧啶相似的溴脫氧尿嘧啶（Bromodeoxyuridine，BrdU）摻入到細(xì)胞培養(yǎng)基中，觀察是否有新的DNA合成。細(xì)胞老化主要表現(xiàn)為G1期阻滯，個別情況下也可伴隨G2/M期周期阻滯，或直接由G2/M期阻滯誘發(fā)形成。

    細(xì)胞形態(tài)改變

    雖然由于細(xì)胞周期的中斷和DNA復(fù)制的停止，老化細(xì)胞內(nèi)的DNA含量與正常細(xì)胞類似，但 RNA與蛋白質(zhì)豐度均比正常細(xì)胞要明顯升高。這是因為，盡管細(xì)胞進(jìn)入老化階段后蛋白質(zhì)的整體合成速率降低，但是蛋白質(zhì)的降解體系受到更加明顯的抑制，導(dǎo)致蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)持續(xù)堆積。

    無論是原代細(xì)胞或是細(xì)胞株，在細(xì)胞培養(yǎng)過程中細(xì)胞老化現(xiàn)象是存在且常見的，但卻容易被操作人員忽略，老化的細(xì)胞會出現(xiàn)的特征包括：細(xì)胞增殖變慢、細(xì)胞核體積異常及多核（4-8核）、表面分泌物增多、細(xì)胞體積增大、細(xì)胞扁平、細(xì)胞質(zhì)中出現(xiàn)空泡等現(xiàn)象。


    總結(jié)如下
    SUMMARY

    • 細(xì)胞老化最開始的現(xiàn)象通常為細(xì)胞內(nèi)部會出現(xiàn)空泡（可能是凋亡小體），也可能會出現(xiàn)黑點(diǎn)，大多沿細(xì)胞周邊排布，內(nèi)部中間也可能會顯現(xiàn)一些，但相對周邊較少；

    • 老化的細(xì)胞會出現(xiàn)細(xì)胞體積增大，胞質(zhì)濃縮，胞膜起泡，皺縮等現(xiàn)象；

    • 老化以后的細(xì)胞會出現(xiàn)立體感慢慢消失，開始成扁平狀，細(xì)胞與細(xì)胞之間的間隔減小或混在一起；

    • 細(xì)胞折光性變差，鏡下可見細(xì)胞“變薄"，做轉(zhuǎn)染實(shí)驗時，細(xì)胞死亡率會較高，但培養(yǎng)液不會發(fā)生迅速變黃的現(xiàn)象，仍清亮。（如果是細(xì)菌污染的話，一般會出現(xiàn)培養(yǎng)液的迅速變黃，混濁，鏡下可見大量繁殖的細(xì)菌；若是支原體污染的話，細(xì)胞也會失去正常形態(tài)，也有細(xì)胞會死亡）；

    • 細(xì)胞的貼壁性減弱，開始有細(xì)胞漂浮在培養(yǎng)液中；

    • 老化的細(xì)胞表面分泌物會增多，細(xì)胞表面的純凈度越來越低；

    • 分裂的細(xì)胞數(shù)量明顯的減少，同時細(xì)胞的增殖速度也會大大下降；

    • 細(xì)胞開始長角分化。

    如下圖：

    為何細(xì)胞總是老化？

    圖1. HEK293細(xì)胞

    為何細(xì)胞總是老化？

    圖2. MSC細(xì)胞


    圖1  實(shí)心箭頭指示的是發(fā)生細(xì)胞老化的HEK293細(xì)胞，SA-β-gal染色陽性，而空心箭頭指的是未發(fā)生老化的細(xì)胞。

    圖2  被染上藍(lán)色的是發(fā)生老化的MSC細(xì)胞, 未被染色的是未發(fā)生老化的細(xì)胞。

    由圖片可以看出老化細(xì)胞體積增大、細(xì)胞扁平。







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