0--人类衰老的秘密

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,人类衰老的秘密,林爱红 博士,中国科学院遗传与发育生物学研究所,孔目江生态经济区新余国家农业科技园,2012-04-24,三个关键词,人类：,人类从何而来？生理结构如何？决定人类特征的关键因素是什么？,衰老：,什么是衰老，衰老有什么特征？,秘密：,人类为什么会衰老？衰老的机制是什么？,人类的起源、生理结构和性状决定因素,人类进化的历程,人类的受精,受精卵,有丝,分裂,细胞,分化,系统,骨细胞,上皮细胞,肌肉细胞,神经细胞,上皮组织,肌肉组织,神经组织,结缔组织,器官,同卵双胞胎：,一个精子与一个卵子结合产生的一个受精卵，这个受精卵一分为二，形成两个胚胎。,同卵三胞胎：,一个精子与一个卵子结合产生的一个受精卵，这个受精卵一分为三，形成三个胚胎。,异卵双胞胎：,母体子宫受孕时存在两个卵子分别和两个精子结合，然后分别发育成两个独立的个体，长大后差异比较大，并且可以为同性也可以为异性。,染色体：细胞内具有遗传性质的物体，易被碱性染料染成深色，本质上,DNA,，是遗传物质基因的载体。,DNA,是一种长链,聚合物,，组成单位称为脱氧核苷酸（即,A-,腺嘌呤,G-,鸟嘌呤,C-,胞嘧啶,T-,胸腺嘧啶,） ，而,糖类,与磷酸分子借由酯键相连，组成其长链骨架,。,人类可以征服地球环境最险恶的南北极以及第三极珠峰。可以遨游太空、登上月球。但是对自已身体了解得怎么样呢？,有数据表明，在我国：,1,、,11,的人患有高血压症；,2,、,4.2%,的人有不同程度的残疾；,3,、,2.5,的人智力低下；,在全球约有,20,50,的人每天备受各种慢性疾病的折磨。,肿瘤、心血管疾病等主要死因已成为驱除不掉的幽灵；,艾滋病，疯牛病等新的传染病使人们对未知灾难又有了新的,恐惧。,上所述病症均与人类的基因密切相关,基因：,DNA,分子上具有遗传效应的片段。,基因组：,指的则是一个物种遗传信息的总和。,人体细胞中,30,亿个碱基的序列全部弄清楚后，如果印成书，以每页,3000,个印刷符号计，会有,100,万页。就是这样一本“天书”，蕴藏着人的生、老、病、死的丰富信息，也是科学家们进一步探索生命奥秘的“地图”，其价值难以估量 。,世界各国的生物学家联合起来，共同研究人类基因组，揭示人类基因的奥秘，认识人类的遗传信息并进而了解人类各种疾病、包括衰老和寿命与基因的相互关系，从而达到从根本上预防人类疾病的发生以及有效延长人类寿命。,这一计划可以与征服宇宙的计划相媲美，我们也应该以征服宇宙的气魄来进行这一工作。,杜尔贝科（,1914,),Renato Dulbecco,美国病毒学家伦敦帝国癌症研究基金实验室,人类科学史上的三大工程,90,年代人类基因组计划,40,年代曼哈顿原子弹计划,60,年代阿波罗登月计划,人类基因组计划,Human Genome Project, HGP,1990,年,10,月美国确定,把当年的,10,月,1,日作为官方实施,HGP,的起始日期,，被誉为生命科学“阿波罗登月计划”的国际人类基因组计划启动,含,30,亿碱基对,(bp),的,DNA,序列，包括约,3-4,万个基因，分布于,22,对常染色体和,X,、,Y,性染色体。,总体计划：,在,15,年内投入至少,30,亿美元进行人类全基因组的分析。,A,D,A,B,C,D,A,D,A,B,C,D,A,B,C,D,A,B,C,D,C,D,A,B,塞莱拉公司：,随机测序法,1999,年,12,月英、日、美三国科学家联合完成首条人类染色体（,22,号染色体）的测序任务,2000,年,6,月公共领域测序计划工作框架图,2000,年,6,月,26,日克林顿宣布人类基因组草图绘制完成,年发表人类基因组初稿,2001,年,2,月人类基因组计划公立阵营在,15,日出版的,自然,杂志、塞莱拉公司在,16,日出版的,科学,杂志上公布各自的人类基因组测序草图。,各国所承担工作,比例,美国,54,英国,33,日本,7,法国,2.8,德国,2.2,中国,1,陈竺,杨焕明,1999,年,7,月，,中国科学院遗传所,人类基因组中心在国际人类基因组,HGSI,注册，承担了其中,1%,，即,3,号染色体上,3000,万个碱基的测序任务，使我国成为继美、英、德、日、法之后第六个参与该计划的国家，也是唯一的发展中国家,。,2001,年,8,月经过来自中国科学院基因组信息学中心、国家人类基因组南方中心以及国家人类基因组北方中心的科学家和工作人员的共同努力，国际人类基因组计划中国,部分,“,完成图,”,提前,两年绘就,。,2007,年,10,月,11,日 首个完整,中国人基因图公布炎黄一号,HGP,细节研究,成果,1,、全部,人类基因组约有,2.91Gbp,，约有,39000,多个,基因,2,、目前,已经发现和定位了,26000,多个功能,基因,3,、基因,数量少得,惊人,4,、人类,基因组中存在,“,热点,”,和大片,“,荒漠,”,5,、,人与人之间,99.99,的基因密码是相同的,6,、男性的基因突变率是女性的两倍,7,、人类基因组中大约有,200,多个基因是来自于插入人类祖先基因组的细菌,基因,后基因组时代,人类基因组草图绘制完成一年后，以基因组研究的未来走向及其在医药领域的发展应用为主题，,2004,年国际人类基因组大会在柏林召开。与会科学家说，当前人类已经步入“后基因组时代”。,什么是衰老,衰老有什么特征？,人的一生,皱纹、老人色斑、白头发、运动缓慢,衰老的基本概念,机体发育成熟后一种退行性变化及功能衰竭的过程,机体的细胞、组织、器官功能减退的状态,机体内环境和自我修复能力失调的状态,机体内基因突变积累的结果,机体各种功能、感受性、能量退行性变化积累的结果,机体衰老：,机体的衰老表现为有一定的寿命,因为,“,生,-,老,-,死,”,是生命活动的必然规律,细胞衰老：,细胞增殖能力和生理功能逐渐下降的变化过程。细胞在形态上发生明显变化，细胞皱缩，质膜透性和脆性提高，线粒体数量减少，染色质固缩、断裂等,单细胞生物：机体衰老,=,细胞衰老,多细胞生物：机体衰老,细胞衰老,细胞衰老是机体衰老的基础,机体衰老是细胞衰老的结果,机体衰,老与细胞衰老相关性,机体衰老,细胞衰老,皮肤干燥、发皱,头发变白,老人斑,饮食减少,细胞水分减少，体积减小,细胞内的酶活性降低,细胞内色素的累积,细胞膜通透性功能改变,人为什么会衰老？,公元前,219,年，秦始皇听说在,渤海湾,里有三座仙山，叫,蓬莱,、方丈、瀛洲，三座仙山上居住着三个仙人，手中有长生不老药。告诉秦始皇这个神奇故事的人叫,徐福,。秦始皇听后非常高兴，于是就派徐福带领千名童男童女入海寻找长生不老药遍寻未果，于是他就带着这千名童男童女顺水漂流到了,日本,。,长生不老是不可能的，生老病死是人类的,自然规律，这个规律不可抗拒。,衰老学说的分子生物学基础,1,、基因学说,2,、端粒学说,3,、自由基学说,4,、错误成灾学说,一、基因学说,生物体内有衰老相关基因，这些基因将在生物体和细胞生活到一定程度时开启并表达，而导致衰老。,生命后期开启的基因控制着机体的衰老过程，称为,“,衰老相关基因,”,。,衰老相关基因（,ageing gene,）,线虫,age,基因，突变后其平均寿命可提高,65,clk-1,基因，突变后使线虫寿命可由,8.5,天增至,49,天,daf-2,基因，突变后使线虫的寿命延长约,5,倍,哺乳类动物,Klotho,（,Kl,），,基因的缺陷可在小鼠引起与人在老年易患的动脉硬化、骨质疏松、皮肤萎缩及肺气肿等疾病，而且在个体成熟前死亡,表明体内存在与衰老相关的特异基因,人类,衰老协同基因,(SAG),衰老相关,DNA,合成抑制蛋白（,SDI,）,生长停滞蛋白（,statin,）,人类的衰老相关基因研究难度极大，曾经陆续报道过一些相关基因，但是这些结果目前尚没有得到公认,4号染色体可能蕴藏着人类“长寿基因”。2001,Puca,等跟踪观察137组年龄9,l,一109岁的长寿同胞(,sibllt,gs)，308,名长寿老人，发现他们的4号染色体,D4S1564，(D,代表,DNA，D,后的数字表示染色体号，,s,代表节段,senlent，S,后的数字表示微卫星在染色体上的编号)微卫星附近100500个基因段有与众不同，蕴含”长寿基因”的可能性。,童坦君等在国际上初步阐明细胞衰老主导基因,p16,影响衰老进程的机制。,细胞衰老过程中,p16,基因表达比年轻时高10,20倍，在国际上纷纷认为它是细胞衰老主导基因。将其重组载体导入人成纤维细胞，结果细胞衰老加快；又将其反义重组载体导入细胞，抑制,p16,表达，结果细胞增值能力增强与衰老表征出现减慢。,p16,基因,遗传信息的改变,染色体结构的改变：,是指染色体的某区段发生改变，从而改变了基因的数目、位置和顺序。,1、,缺失(,deletion),2、重复(,duplication),3、,倒位(,inversion),4、易位(,translocation),染色体数目的改变：,是指染色体的数目发生不正常的改变。,1,、整倍体,单倍体、一倍体、,二倍体、多倍体。,2,、非整倍体：,单体：2,n-1,缺体： 2,n-2,多体： 2,n+m,Turner,综合征：缺一条,X,染色体，核型,45,，,XO,。外表女性，身材矮小、手臂提携外翻、原发性闭经，卵巢萎缩，乳房不发育、性器官发育不良，不育。,Downs,综合症：多了一条,21,染色体，也是唯一能活到成年的常染色体三体。表现为智力低下、塌鼻梁、通贯手、口常开、流口水、手粗糙、手指短、小指呈弯曲样。约,20%,在出生后第一年死于先天性心脏病和呼吸道感染，平均寿命约,18,岁。,XYY,综合征（超雄）,：细胞内有两个,Y,小体。患者外表男性，表型大多正常，可生育，但身材特别高大，性格受损，表现为极度不安定和不负责。有暴力倾向，但通常针对财产（盗窃、抢劫、诈骗、放火等），犯罪年龄平均,13.1,岁。,Klinefelter,，,XXY,综合症（超雌）：核型,47,，外表男性，但睾丸发育不全或隐睾，乳房发育，体毛及胡须稀少。性情体态趋于女性，体质较弱，不育。,人类性别的判定,1,、社会经验：名字、服饰,2,、男性或者女性的第二特定,3,、染色体核型的分析,Lejeune,等在,1963,年首先报导，患儿的哭声似猫叫,猫叫综合征（,5p-,综合征）：,5,号染色体短臂缺失引起。发病率约,1/50000,，男女比率约,1,：,2,。临床特征是：猫叫样哭声、小头、智力低下、低位耳朵、斜视、宽眼距等、先天性心脏病等。,早老症,(progeny),呈侏儒状,呈老年人的面容,提前发生动脉硬化,智力发育延迟,一个罹患早老症的,6,岁女童,5,龄童患罕见,“,早老症,”,身高,只有,79,厘米（该年龄段的正常身高至少应达到,110,厘米），而且已经出现了高血压等老年性疾病,二、端粒学说,端粒（,Telomeres,）：线状染色体末端的,DNA,重复序列是一种特殊结构。端粒主要,维持染色体结构的完整性，防止染色体被核酸酶降解及染色体间相互融和。防止染色体结构基因在复制时丢失，解决了末端复制的难题,。,DNA,复制时，子代,DNA,链的最后一个片断去除引物后，无法填补空隙，易造成子代,DNA,链的缩短，人类体细胞每分裂一次端粒缩短,3-120bp,，因此端粒可能限制了细胞分裂次数，当端粒缩短到一定程度就不再保护染色体免受重组或降解，细胞分裂的控制点就此得到信号而产生作用，如使细胞分裂停止和进入老化过程，最后导致细胞死亡。,多利羊在壮年时便患上了关节炎肺部感染疾病等典型的“高龄病症”,。最后,被实施安乐死。,1999,年,5,月,27,日，培育多利羊的英国,PPL,医疗公司和罗斯林研究所科学家组成的一个研究小组就已发现，多利的染色体端粒长度比同年龄普通绵羊要,短,20,，,几乎与其,6,岁的母亲（提供细胞核的母羊）的端粒长度一样 。,三、自由基学说,自由基,是细胞进行生物氧化过程中或受电离辐射,时产生的一些高反应活性的化合物，它们是外层,轨道上具有不成对电子的分子或原子基团的总称,。如,.O,2,-,、,.H,、,.OH,、,L.,、,LOO.,，它们的化学性质,活跃，在细胞中经常产生，广泛存在。,自由基的危害,脂肪酸,蛋白质,DNA,DNA,断裂、交联、碱基羟基化，,DNA,损伤,蛋白质交联、变性,生物膜,(,通透性,、流动性,）,引起基因突变,形成多态基因病,例如,:,高血压、心,脑血管病、糖尿病以及各种癌症等。,导致自由基破坏细胞中多种物质，引起衰老。,随着细胞年龄的增长，在细胞内常发生核酸、蛋白质、,酶等大分子合成差错、有害中间产物及代谢废物等衰老,因子的不断积累，当这些衰老因子少的时候可以修复，,当衰老因子积累过多或修复系统出现差错不能有效修复,的时候，就会造成细胞内的代谢障碍，引起细胞衰老。,四、错误成灾学说,DNA,突变是经常发生的，一般情况下可被,修复，但修复系统也可能受致修复功能下,降，导致功能蛋白不能合成或合成废品蛋,白，使细胞功能受阻而走向衰老。,脂褐质、老年色素、类蜡体、残余体等的积累占据细胞内有限的空间，阻碍细胞生命活动的进行，使细胞工作效率下降，引起衰老。,面对衰老，我们是否束手无策？,衰老不可抗拒，但可延缓！癌变可预防！,延缓衰老的方法有哪些？,抵抗衰老,主要靠饮食营养。,先食养,后药养,先食治后药治,。,科学全营养,低热量,平衡膳。,法国著名营养学家比爱尔教授说过一句名言,:,“,一个民,族的命运要看吃什么和怎么吃,”,。吃什么如何吃,不,仅仅是一个关系到个人心身健康的微观问题,而是一个,事关民族素质,社会经济协调发展的宏观战略问题。,一、饮食调理,限制类食品,:,高浓度白酒,烟熏类食品,腌菜类食品,煎炸类食品,含糖类饮料,健康食品,大豆（豆类食品）：,含有丰富的优质蛋白、不饱和脂肪酸、钙、,B,族维生素、维生素,E,，可降胆固醇。大豆含钾，对心血管有益，含,类黄酮对调理女性，更年期防止骨质疏松有功效。,十字花科蔬菜：,花椰菜、卷心菜、白菜等深色蔬菜，含有植物配糖,体、前青花素、维生素,B2,、,C,、,E,、胡罗卜素、叶酸、矿物质等,碱性元素。在维持体内酸碱平衡中起重要作用。膳食纤维和天然抗,氧化物，都是人体平衡营养所必须。,牛奶、酸奶：,富含优质蛋白、甲基戊二酸、多种维生素和矿物质,。,绿茶：,含茶多酚，清除活性氧与自由基，降 低血脂，预防心脑血管病,胡罗卜：,富含,胡罗卜素，具有抗氧化，清除自由基等广泛的保健功能,燕麦荞麦：,含有丰富的亚油酸、维生素和较多的可溶性膳食纤维，可降低血脂，预防心脑血管病。,禽蛋：,含蛋白质和人体必需的营养素，还含较多的维生素,A,、,D,及维生素,B1,、,B2,等，是人体新陈代谢、细胞修复的生命全营养素。,海鱼类：,具有极高的营养价值，蛋白质含量高,含钙、磷、维生素,A,、,D,、,B1,、,B2,等物质，能降胆固醇和甘油三脂，防止血液凝固，对,心脑血管病有预防作用。,（深海鱼油）,黑木耳：,黑木耳属菌菇类，含有氨基酸、谷氨酸钠、 矿物质和维生,素。具有抗血小板凝聚，可降低血凝防止血栓等作用。,番茄：,除了具有一般蔬菜的营养价值外，富含番茄红素是较强的抗,氧化剂，可防治前列腺炎，提高男性性功能，预防冠心病和癌症。,转基因食品安全,转基因,广义：,基因从一个物种转移到另外一个物种，传统杂交,狭义：,将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，改变生物性状,1996,年推广,Bt,抗虫转基因棉花,转,cry1Ab/cry1Ac,基因抗虫水稻,华恢,1,号,在湖北省生产应用的安全证书,转,cry1Ab/cry1Ac,基因抗虫水稻,Bt,汕优,63,在湖北省生产应用的安全证书,2009,年,10,月，华中农大张启发院士的两个抗虫转基因水稻品种获安全证书,转基因稻米,5,年内可上市民餐桌,食品安全含义：,1,、食品本身安全,2,、转基因食品对环境的安全影响,3,、国家粮食主权安全,科学、审慎、推进,氧气是生命之源，森林是地球之肺，是自,然界的大氧舱，空气新鲜，氧气尤其是负,氧离子格外丰富。森林中每立方厘米空气,中负氧离子高达,2-20,万个，高出城市,5-10,倍。负氧离子能调节人类大脑皮层和植物,神经机能，提高免疫功能，具有抵抗衰老,，保持青春的功效,。,阳光、水、空气,二、宜居的生活环境,三、良好的生活习惯,勤思考：,脑越用越发达、越能延缓衰老进程。,准睡眠：,人在睡眠时机体的一切生理活动都变得缓慢，肌肉松弛 心跳呼吸减慢，胃肠道分解减少，多数器官处于低基础代谢状态，全身代谢的能量消耗大大下降。坚持睡子午觉并保证每日睡眠,8,小时可以长寿。,静心情：,据医学统计，人类的疾病,80%,以上与人的心理因素有关。因此调理心态和情致是保持年轻、延缓衰老的重要方法之一。,勤锻炼：,生命在于运动，运动是健康的源泉。,有氧运动的主要功能,1,、运动可促进微循环和气体交换，降低血脂延缓动脉硬化过程，提高心肺功能。,2,、运动可促进脂肪和糖代谢，防止肥胖和减轻糖尿病。,3,、运动可促进钙磷吸收，防止骨质疏松和增生。,4,、运动可激发提高免疫功能，增强人体抵抗力。,5,、运动让人情绪愉快，提高大脑智力。,运动要讲究科学,有序、有衡和有度。,即长期规律地循序渐进地，按每个人的具体情况适时适度的运动，才能收到最大的效果。,不要过度运动。,尤其是清晨和空腹，运动过度可造成心脑血管意外或猝死。,推荐几项常用的运动方法,步行：,最好的有氧锻炼方法是步行。,太极拳：,太极拳是中国传统的保健养生运动方式。,足浴和足底按摩：,它有通经活络，交通心肾，改善微循环，促进新陈代谢，镇静催眠等功效。长期坚持有益于心身健康。,全身经穴按摩：,中医的按摩是很有效纯天然原生态疗法。,四、基于基因组研究的抗衰老药,Nat. com,，,有早衰症（一种失调的提前衰老）的小鼠，在接受注射来自年轻、健康动物的干细胞后，生活的更健康并生存的更久了,Nature,通过让转基因小鼠服用一种特殊药物，能够清除小鼠体内的“僵尸细胞”，从而延缓甚至衰老是预防它们的,祝大家健康长寿，永葆青春！,谢谢大家！,欢迎大家来新余国家农业科技园参观！,姓名：林爱红,电话：,15107908015,Q Q,：,99829069,