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    为何细胞总是老化?

    发布时间: 2021-10-19  点击次数: 330次

    常有用户提到细胞状态不好,

    比如:细胞不再透亮,内部有很多细碎的小黑点,细胞形态异常,培养液变黄……

    这时,除了考虑细菌污染的问题,细胞老化也不容忽视~


    何为细胞老化?

    1882年,德国生物学家Weismann曾大胆预测“在细胞水平存在老化现象"。他推测:机体的寿命限制受控于体细胞的分裂能力;在遗传进化中,不同物种的体细胞获得了不同分裂的潜能,从而决定了不同物种的寿命长短。

    20世纪50年代,Swin和他的同事利用原代细胞体外培养试验证明了来源于不同物种的纤维细胞均不具备无限分裂的潜能。取得突破性进展的还是Hayflick和Moorhead,他们做了更系统更细致的观察和描述,他们对25株人成纤维细胞进行原代培养,在这个过程中发现,经过约50次传代之后,所有细胞出现功能退化,并且丧失分裂能力的现象。此后人们将这一现象称之为“Hayflick极限"或者自发性老化。之后也有事实证明,细胞老化并不是体外培养所导致,细胞在体内也会随着年龄的增长,逐步走向老化。


    细胞老化的基本特征?
    细胞周期阻滞

    长期的细胞周期阻滞是老化细胞的基本特征,也是体外鉴定细胞老化*的指标。为了检查细胞是否跃出了细胞周期,人们通常检测增殖指示分子Ki-67的表达丰度;或者通过将与胸腺嘧啶相似的溴脱氧尿嘧啶(Bromodeoxyuridine,BrdU)掺入到细胞培养基中,观察是否有新的DNA合成。细胞老化主要表现为G1期阻滞,个别情况下也可伴随G2/M期周期阻滞,或直接由G2/M期阻滞诱发形成。

    细胞形态改变

    虽然由于细胞周期的中断和DNA复制的停止,老化细胞内的DNA含量与正常细胞类似,但 RNA与蛋白质丰度均比正常细胞要明显升高。这是因为,尽管细胞进入老化阶段后蛋白质的整体合成速率降低,但是蛋白质的降解体系受到更加明显的抑制,导致蛋白质在细胞内持续堆积。

    无论是原代细胞或是细胞株,在细胞培养过程中细胞老化现象是存在且常见的,但却容易被操作人员忽略,老化的细胞会出现的特征包括:细胞增殖变慢、细胞核体积异常及多核(4-8核)、表面分泌物增多、细胞体积增大、细胞扁平、细胞质中出现空泡等现象。


    总结如下
    SUMMARY
    • 细胞老化最开始的现象通常为细胞内部会出现空泡(可能是凋亡小体),也可能会出现黑点,大多沿细胞周边排布,内部中间也可能会显现一些,但相对周边较少;

    • 老化的细胞会出现细胞体积增大,胞质浓缩,胞膜起泡,皱缩等现象;

    • 老化以后的细胞会出现立体感慢慢消失,开始成扁平状,细胞与细胞之间的间隔减小或混在一起;

    • 细胞折光性变差,镜下可见细胞“变薄",做转染实验时,细胞死亡率会较高,但培养液不会发生迅速变黄的现象,仍清亮。(如果是细菌污染的话,一般会出现培养液的迅速变黄,混浊,镜下可见大量繁殖的细菌;若是支原体污染的话,细胞也会失去正常形态,也有细胞会死亡);

    • 细胞的贴壁性减弱,开始有细胞漂浮在培养液中;

    • 老化的细胞表面分泌物会增多,细胞表面的纯净度越来越低;

    • 分裂的细胞数量明显的减少,同时细胞的增殖速度也会大大下降;

    • 细胞开始长角分化。

    如下图:

    为何细胞总是老化?

    图1. HEK293细胞

    为何细胞总是老化?

    图2. MSC细胞


    图1  实心箭头指示的是发生细胞老化的HEK293细胞,SA-β-gal染色阳性,而空心箭头指的是未发生老化的细胞。

    图2  被染上蓝色的是发生老化的MSC细胞, 未被染色的是未发生老化的细胞。

    由图片可以看出老化细胞体积增大、细胞扁平。







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