認為衰老是遺傳決定的自然演進過程,一切細胞均有內在的預定程序決定其壽命,而細胞壽命又決定種屬壽命的差異,而外部因素只能使細胞壽命在限定范圍內變動。
有以下三種學說
第一種
細胞有限分裂學說
L.Hayflick (1961)報道,人的纖維細胞在體外培養時增殖次數是有限的。后來許多實驗證明,正常的動物細胞無論是在體內生長還是在體外培養,其分裂次數總存在一個“極極值”。此值被稱為“Hayflick”極限,亦稱最大分裂次數。如人胚成纖維細胞在體外培養時只能增殖60~70代。
普遍認為細胞增殖次數與端粒DNA長度有關。
Harley等1991發現體細胞染色體的端粒DNA會隨細胞分裂次數增加而不斷縮短。DNA復制一次端粒就縮短一段,當縮短到一定程度至Hayflick點時,細胞停止復制,而走向衰亡。資料表明人的成纖維細胞端粒每年縮短14~18bp,可見染色體的端粒有細胞分裂計數器的功能,能記憶細胞分裂的次數。
端粒的長度還與端聚酶的活性有關,端聚酶是一種反轉錄酶,能以自身的RNA為模板合成端粒DNA,在精原細胞和腫瘤細胞(如Hela細胞)中有較高的端聚酶活性,而正常體細胞中端聚酶的活性很低,呈抑制狀態。
第二種
重復基因失活學說
真核生物基因組DNA重復序列不僅增加基因信息量,而且也是使基因信息免遭機遇性分子損害的一種方式。主要基因的選擇性重復是基因組的保護性機制,也可能是決定細胞衰老速度的一個因素,重復基因的一個拷貝受損或選擇關閉后,其它拷貝被激活,直到最后一份拷貝用完,細胞因缺少某種重要產物而衰亡。實驗證明小鼠肝細胞重復基因的轉錄靈敏度隨年齡而逐漸降低。哺乳動物rRNA基因數隨年齡而減少。
第三種
衰老基因學說
統計學資料表明,子女的壽命與雙親的壽命有關,各種動物都有相當恒定的平均壽命和最高壽命,成人早衰癥病人平均39歲時出現衰老,47歲生命結束,嬰幼兒早衰癥的小孩在1歲時出現明顯的衰老,12~18歲即過早夭折。由此來看物種的壽命主要取決于遺傳物質,DNA鏈上可能存在一些“長壽基因”或“衰老基因”來決定個體的壽限。
研究表明當細胞衰老時,一些衰老相關基因(SAG)表達特別活躍,其表達水平大大高于年輕細胞,已在人1 號染色體、4號染色體及Ⅹ染色體上發現SAG。
用線蟲的研究表明,基因確可影響衰老及壽限,Caenrhabditis elegans的平均壽命僅3.5天,該蟲age-1 單基因突變,可提高平均壽命65%,提高最大壽命110%,age-1突變型有較強的抗氧化酶活性,對H2O2、農藥、紫外線和高溫的耐受性均高于野生型。
對早衰老綜合癥的研究發現體內解旋酶存在突變,該酶基因位于8號染色體短臂,稱為WRN基因,對AD的研究發現,至少與4個基因的突變有關。其中淀粉樣蛋白前體基因(APP)的突變,導致基因產物β淀粉蛋白易于在腦組織中沉積,引起基因突變。
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