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《细胞》人类细胞的寿命:大多数细胞比个体年轻

 干细胞与外泌体 2022-07-27 发布于广东
直到现在,人类细胞的寿命,受限于检测的方式,细胞出生的确切时间仍无法鉴定。然而,由 Jonas Frisén 领导的斯德哥尔摩卡罗林斯卡研究所的一组瑞典研究人员宣布,可以通过将碳 14 技术应用于 DNA 来确定细胞的年代,这是考古学和古生物学中常用的一种方法来确定化石的年龄。
使用这种方法,Frisén 博士表明,身体中的大多数细胞不到 10 岁。此外,该团队还发现了为什么人们表现出他们的出生年龄,而不是他们细胞的物理年龄:这是因为身体的一些细胞类型从出生到死亡都没有更新,而这个特殊的少数群体包括部分或全部大脑皮层的细胞。
新的测年方法依赖于冷战期间地面核武器试验导致的大气中 C14 水平的峰值。C14 测年着眼于放射性碳(自然存在于大气和食物中的低水平)与生物体内正常碳的比率。当生物生活、进食和呼吸时,其放射性碳与正常碳的比率将等于其环境中的比率。但是当它死亡时,这个比例会下降,因为碳 14 会衰变。
到目前为止,应用这项技术的主要障碍是放射性碳衰变缓慢,以至于给定数量的碳 14 每 6,000 年减半。事实证明,在短短几年内检测正常与自然发生的放射性碳比率的微妙变化太困难了。但弗里森博士坚持认为,如果人们利用核试验留下的信号,这是可以做到的,核试验在冷战期间大大增加了大气中的碳 14 水平。
根据弗里森博士的说法,到 1963 年地上核试验结束时,大气中 C14 的水平已超过自然本底水平的两倍。自停止以来,这一数字每 11 年减半。考虑到这一点,人们可以看到现代 DNA 中 C14 水平的可检测变化。
“细胞的大多数分子将一直翻转。但 DNA 是一种在细胞分裂后不交换碳的材料,因此它可以作为碳的时间标记,”他说。细胞 DNA 中的所有 C14 都是在细胞的出生日期(即其亲代细胞分裂的那一天)获得的。通过测量其 DNA 中的 C14 水平,可以将单个细胞的出生日期精确到两年内。
在实践中,该方法必须在组织样本上进行,而不是单个细胞,因为没有足够的 C14 进入任何单个细胞以揭示其年龄。Frisén 博士通过测量瑞典松树单个年轮中的碳 14,制定了一个将碳 14 富集转化为日历日期的量表。通过各种测试验证了该方法后,该团队在2021年一期《细胞》杂志上报告了他们使用身体组织进行的首次测试的结果。
Frisén 博士和他的团队研究了十多名已故受试者的组织样本,其中大约一半出生于 1960 年代中期之后。
每种组织都有自己的周转时间,至少部分与其细胞承受的工作量有关。表皮细胞,形成身体容易受损的皮肤,每两周左右循环一次。红细胞在循环系统中不断运动,只能维持 4 个月。至于肝脏,人体的解毒剂,它的细胞寿命很短——一个成年人肝细胞的周转时间为300至500天。
肠道表面的细胞(通过其他方法知道只能维持五天)是整个身体中寿命最短的细胞之一。
Frisén 博士发现,肠细胞的平均年龄为 15.9 岁。骨骼细胞的年龄略大于 10 年,而来自肋骨肌肉的细胞平均年龄为 15.1 岁。
在观察脑细胞时,从负责处理视觉的区域视觉皮层采集的所有样本都与受试者本身一样古老,支持这些细胞不会再生的观点。
“这些细胞存活这么久的原因可能是它们需要以非常稳定的方式连接,”弗里森推测。其他脑细胞寿命更短。
Frisén 博士发现,作为一个整体,心脏确实会产生新细胞,但他还没有测量过心脏肌肉细胞的更新率。据他说,成年人体内所有细胞的平均年龄可能只有 7 到 10 岁。
那么,如果身体仍然具有如此卓越的组织更新能力,那么为什么不会永远持续更新呢?一些科学家认为,这是由 DNA 中突变的积累来解释的,这逐渐降低了其信息。另一种理论归咎于线粒体 DNA,它缺乏可用于染色体的修复机制,而第三种理论则假设干细胞是每个组织中新细胞的来源,最终会随着年龄的增长而变得虚弱。
Frisén 博士说:“干细胞本身会老化并且产生后代的能力变差的观点正在获得越来越多的支持。”他希望看看组织的再生速度是否会随着年龄的增长而减慢,这可能表明干细胞是永生的障碍。
器官、组织和细胞的衰老变化
随着年龄的增长,所有重要器官都开始失去一些功能。衰老变化发生在身体的所有细胞、组织和器官中,这些变化会影响所有身体系统的功能。
人体组织由细胞组成。有许多不同类型的细胞,但都具有相同的基本结构。组织是执行特定功能的类似细胞层。不同种类的组织聚集在一起形成器官。
有四种基本类型的组织:
1.结缔组织支持其他组织并将它们结合在一起。这包括骨骼、血液和淋巴组织,以及为皮肤和内脏提供支撑和结构的组织。
2.上皮组织为浅表和更深的身体层提供覆盖。皮肤和身体内部通道的衬里,例如胃肠系统,是由上皮组织构成的。
3.肌肉组织包括三种类型的组织:
  • 横纹肌,例如移动骨骼的肌肉(也称为随意肌)

  • 平滑肌(也称为不随意肌),例如包含在胃和其他内脏器官中的肌肉

  • 心肌,构成大部分心壁(也是不随意肌)

4.神经组织由神经细胞(神经元)组成,用于在身体各个部位之间传递信息。大脑、脊髓和周围神经由神经组织构成。

年纪的变化与细胞的变化

细胞是组织的基本构建块。所有细胞都会随着衰老而发生变化。它们变得更大,更不能分裂和繁殖。除其他变化外,细胞内的色素和脂肪物质(脂质)增加。许多细胞失去了运作的能力,或者它们开始异常运作。
随着衰老的继续,废物在组织中积聚。一种称为脂褐素的脂肪棕色色素聚集在许多组织中,其他脂肪物质也是如此。
结缔组织发生变化,变得更加僵硬。这使得器官、血管和气道更加僵硬。细胞膜发生变化,因此许多组织在获取氧气和营养以及清除二氧化碳和其他废物方面遇到更多困难。
许多组织失去质量。这个过程称为萎缩。一些组织变得块状(结节状)或更硬。
由于细胞和组织的变化,人的器官也会随着年龄的增长而变化。老化的器官慢慢失去功能。大多数人不会立即注意到这种损失,因为您很少需要充分利用您的器官。
器官具有超出通常需要的功能储备能力。例如,一个 20 岁的人的心脏能够泵出大约 10 倍于维持身体活力所需的血液量。30 岁以后,每年平均损失 1% 的储备。
器官储备的最大变化发生在心脏、肺和肾脏。人与人不同器官的储备损失量不同。
这些变化缓慢而长期地出现。当一个器官比平时更努力地工作时,它可能无法增加功能。当身体比平时更努力地工作时,可能会出现突然的心力衰竭或其他问题。产生额外工作量(身体压力源)的事情包括:
  • 疾病

  • 药物

  • 重大的生活变化

  • 对身体的体力需求突然增加,例如活动的改变或暴露于更高的海拔

储备的丧失也使身体更难恢复平衡(平衡)。肾脏和肝脏以较慢的速度从体内清除药物。可能需要较低剂量的药物,并且副作用变得更加常见。从疾病中恢复很少是 100%,导致越来越多的残疾。
药物的副作用可以模仿许多疾病的症状,因此很容易将药物反应误认为是疾病。有些药物对老年人和年轻人的副作用完全不同。
衰老与细胞
没有人知道人们随着年龄的增长如何以及为什么会发生变化。一些理论声称衰老是由紫外线随着时间的推移造成的伤害、身体的磨损或新陈代谢的副产品造成的。其他理论将衰老视为由基因控制的预定过程。
没有一个过程可以解释衰老的所有变化。衰老是一个复杂的过程,它对不同人甚至不同器官的影响各不相同。大多数老年学家(研究衰老的人)认为衰老是由于许多终生影响的相互作用。这些影响包括遗传、环境、文化、饮食、运动和休闲、既往疾病和许多其他因素。
与可预测在几年内发生的青春期变化不同,每个人都以独特的速度衰老。一些系统早在 30 岁就开始老化。其他老化过程直到生命后期才常见。
虽然随着年龄的增长总是会发生一些变化,但它们以不同的速度和不同的程度发生。没有办法准确预测你的年龄。

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