端粒學說中衰老的細胞是哪一個？

01-25

關於高中生物的細胞衰老的端粒學說
設最初的a0細胞一分為二，取任意一個設為a1，a1一分為二，取任意一個設為a2，……,直到an。
端粒長度依次遞減。
假設到a50時細胞的端粒就短到會影響其正常基因的DNA了。
那麼，這時我們是認為a50一生成就是衰老細胞了？還是a0細胞分裂到此時衰老了？

（還有，是每一次分裂算生成的兩個細胞是新細胞，還是算它們是a0細胞？）

很多人都聽過一個傳說...

你體內的細胞只能分裂50次

分裂完了你就要掛了..

這個說法，學過細胞生物學的同學應該多少有點印象，它就是海佛烈克（Hayflick）極限。

這個是指普通體細胞在體外培養，它的分裂增殖並不會像癌細胞那樣無休止的進行下去，有一定的極限值，一般體細胞50代左右。L.Hayflick （1961）報道，人的成纖維細胞在體外培養時只能增殖60多代，而並不是無休止的進行。後來許多實驗證明，正常的動物細胞無論體內生長還是體外培養，其分裂次數都存在一個「極限值」。這個值就是「Hayflick」極限，也被稱作「最大分裂次數」。

很多人就很恐慌~

如果你想像哈或者英國女王一樣長壽

是不是要盡量減少細胞分裂次數？

然而並不是這樣。

因為後來科學家在人體中，陸陸續續發現了各種各樣的幹細胞，這些幹細胞有的可以無限分裂增殖、有的只能定向分裂分化，而它們才是真正的細胞分裂承擔者，普通的終末分化細胞並不再次分裂。

煮個栗子，在我們的腸子內表面分布著一層上皮細胞，這些細胞由於和外界惡劣環境直接接觸，所以死亡率極高，基本上幾天就會更新一次。更新的的過程並不是腸上皮細胞自己分裂，而是先由腸上皮幹細胞分裂、分化為祖細胞，然後再進一步分化為真正有功能的腸道上皮細胞；腸道上皮細胞一旦分化成型，等待它們的就只有死亡。

那好奇怪喔~

既然幹細胞可以無限增殖~

那人怎麼還會衰老死亡呢？

2009年，加州大學舊金山分校的伊麗莎白·布萊克本（Elizabeth Blackburn）和約翰霍普金斯大學的卡羅爾·格雷德（Carol Greider），以及哈佛醫學院的傑克·紹斯塔克（Jack Szostak），他們三因為揭示了「染色體如何被端粒和端粒酶保護」而獲得當年的諾貝爾生理或醫學獎。
具體說來，端粒（Telomere）是真核細胞染色體末端的特殊結構，是染色體末端的一小節。小雖小，它卻有重要的生物學功能，可穩定染色體的功能,防止染色體DNA降解、末端融合,保護染色體結構基因DNA，調節正常細胞生長。
正常細胞由於線性DNA複製5"末端消失，隨體細胞不斷增殖，端粒逐漸縮短，當細胞端粒縮至一定程度，細胞停止分裂，處於靜止狀態。故有人稱端粒為正常細胞的「分裂鍾」 (Mistosis clock) ，端粒長短和穩定性決定了細胞壽命，並與細胞衰老和癌變密切相關。
端粒酶(Telomerase)是使端粒延伸的反轉錄DNA合成酶，當端粒縮短的時候，這哥們出來吼幾嗓子，端粒就又變長了。

這個發現被宣傳為「揭示了衰老和癌症的秘密」，因此認為延長端粒或保護端粒可以延緩衰老。

那端粒酶保護的是哪種細胞的端粒呢？當然是能夠分裂細胞的端粒。嚴格的來說，人體端粒酶的活性在正常的細胞中受到嚴格的調控，只有在生殖細胞或者肝臟細胞、幹細胞中具有較高的活性，因為這些細胞就有較強的增殖能力；而一般的組織細胞中並不存在端粒酶，所以你把普通體細胞拿出來培養，隨著分裂次數的增加，染色體端粒逐漸縮短，經過一定次數的有絲分裂之後，端粒縮短到一定程度，細胞就將衰老死亡，這就是細胞的分裂極限，文章開頭的Hayflick極限。

至於題主所問的當然也就是幹細胞在衰老了。

艾瑪，那得趕緊保護端粒了！

就算不能延長，也盡量不讓它太短

當然科學家們也沒閑著。

曾經有研究者先敲掉了小鼠的「端粒酶」，這些老鼠果然出現早衰現象，腸道損傷，小腦發育異常，不育不孕，嗅覺失靈；服用促進細胞產生端粒酶的藥物後，神奇地逆轉了小鼠早衰的情況，人類夢想中的返老還童出現了。

至此，人們終於確認了端粒長度和端粒縮短與老年健康狀況有關。

然而目前很少有科學研究，能夠縱向報告與端粒長度變化高度相關的因素，來給人們保護端粒提供建議，特別是在老年人群中。

2016 Nov 23，芬蘭科學家在Am J Clin Nutr雜誌上發表了一篇探討端粒縮短因素分析的文章，他們研究端粒長度、端粒長度的變化與循環氨基酸濃度之間的關係，也就是看看你血液中哪些氨基酸濃度高會與端粒變短有關。

從Helsinki Birth Cohort Study(從1934年到1944年出生)共招募812名受試者,在隨後的10年間，接受3次臨床隨訪,包括測量代謝疾病的風險因素。白細胞端粒長度用實時定量PCR（生物狗才懂）來測。循環支鏈和芳香族氨基酸(丙氨酸、甘氨酸、組氨酸,苯丙氨酸,亮氨酸,異亮氨酸,纈氨酸,和酪氨酸)評估使用高通量核磁共振光譜學來測。

結果顯示：

平均年齡為71 歲的受試人群中，男性和女性的白細胞端粒長度分別為為0.79和0.89（嘖嘖，難怪女人活得長！）。

在男性中，血液苯丙氨酸濃度與白細胞端粒長度高度呈負相關（血液苯丙氨酸濃度越高，端粒越短），但這跟女性無關（女人再一次續命成功！）

SO，血清苯丙氨酸濃度與端粒長度有關,因此,也可能與衰老過程。因為本結果只是現象的觀察，所以並沒有沒有因果關係的結論（不要想著去降低血液苯丙氨酸的濃度）。不過這個結果支持細胞通路調節衰老具有性別差異。

除此之外，還有很多科學報道證實生活方式的改變或許可以增加可延長端粒的酶，而飲食、鍛煉也可以保護端粒。因此，健康的生活習慣可以在細胞水平延緩衰老。

---參考資料---
Am J Clin Nutr. 2016 Nov 23. pii: ajcn130468.PMID: 27881392 DOI: 10.3945/ajcn.116.13046
https://www.wired.com/2010/11/mouse-aging-reversal/

端粒和端粒酶是如何保護染色體的——2009年諾貝爾生理學或醫學獎工作介紹及相關研究進展

關於最後一個括弧里的問題我也很想問不過沒有找到直接的回答。。。不過看到題主的問題我假設討推論了一下，應該不能算做a0細胞：假設算做a0的話，那麼這些細胞再分裂，新形成的兩個細胞按照假設仍然算做a0（而前一個細胞已經一分為二並不存在了）如此往複。這樣一設想，豈不是人體里一直都是a0細胞，根本不會存在a50的說法。

你生孩子，年輕那會生孩子，生下來的孩子基本上都是健康茁壯的，出現病變的概率很低。等你年老了，生孩變得困難了，生下來的孩子發生病變的概率增大了。當然，如果孩子沒有病變，我們仍然覺得這是個健康的孩子。