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1、实验原理
细胞衰老(cellular senescence)是细胞在应激(如端粒缩短、DNA损伤、氧化应激等)下进入的一种不可逆增殖停滞状态,但其代谢活性仍部分保留。衰老细胞会分泌大量炎症因子、趋化因子、基质重塑酶等,形成致病性衰老相关分泌表型(SASP),是衰老影响周围组织的核心机制,该表型可驱动继发性衰老并破坏组织稳态,导致组织修复和再生丧失。细胞衰老标志物是指在细胞衰老过程中出现的特征性变化,这些标志物可以用于检测和研究细胞衰老。包括:1)原发性标志:基因组不稳定性、端粒缩短、表观遗传改变、蛋白质稳态失衡;2)拮抗性标志:自噬功能障碍、营养感应失调、线粒体功能障碍、细胞衰老、干细胞耗竭;3)整合型标志:细胞间通讯改变、慢性炎症、菌群失调、细胞外基质变化和心理社会隔离。这些标志相互关联,共同推动了衰老的进程。
图1.衰老的14个特征及其在原发性、拮抗剂和综合性衰老过程中的作用的示意性概述
1)基因组不稳定性:DNA损伤增加且修复能力下降,导致基因突变和染色体异常,进而引发细胞功能障碍和疾病,标志物γ-H2AX;
2)端粒磨损:端粒会随着细胞分裂逐渐缩短,当端粒缩短到一定程度时,细胞就会失去分裂能力,标志物端粒长度、端粒相关蛋白(如TRF2);
3)表观遗传改变:表观遗传改变是指基因表达调控机制发生变化,影响基因的表达和功能,标志物DNA甲基化(DNMT1)、组蛋白修饰;
4)蛋白质稳态丧失:蛋白质折叠、修饰和降解等过程失调,导致蛋白质聚集和功能异常,标志物蛋白质聚集(如泛素化蛋白聚集)、分子伴侣蛋白(如HSP70);
5)细胞自噬失能:细胞自噬是清除受损细胞器和蛋白质的重要机制,其功能下降会导致细胞内废物积累,标志物自噬相关蛋白(如LC3-II/LC3-I比值);
6)营养感应失调:细胞对营养物质的感应和代谢调节能力下降,影响能量代谢和细胞功能,标志物胰岛素/IGF-1信号通路相关蛋白(如AKT、mTOR)、AMPK活性;
7)线粒体功能障碍:线粒体的能量代谢功能下降,导致能量代谢异常和细胞损伤,标志物线粒体膜电位(如JC-1荧光探针)、线粒体DNA损伤;
8)细胞衰老:细胞进入不可逆的生长停滞状态,但不会死亡,还会释放炎症因子,标志物β-半乳糖苷酶(SA-β-Gal)活性、p16INK4a和p21CIP1蛋白表达;
9)干细胞耗竭:干细胞数量减少、功能下降,导致组织和器官的修复能力减弱,标志物干细胞标志物(如CD34、CD133)、干细胞数量(通过流式细胞术检测);
10)细胞间通讯改变:细胞间的信号传导和相互作用发生改变,影响组织和器官的功能;标志物细胞因子(如IL-6、TNF-α)、细胞外囊泡(如外泌体);
11)慢性炎症:低度慢性炎症状态持续存在,导致组织损伤和疾病发生,标志物白细胞介素-6(IL-6);
12)菌群失调:肠道微生物群落失衡,影响免疫系统和代谢功能,标志物肠道菌群组成(通过16S rRNA测序)、短链脂肪酸(如乙酸、丙酸);
13)细胞外基质变化:细胞外基质的成分和结构发生改变,影响细胞的微环境和功能,标志物胶原蛋白和弹性纤维含量、基质金属蛋白酶(MMPs)活性;
14)心理-社会隔离:社会交往减少、心理压力增加等心理社会因素对衰老产生影响,标志物心理压力标志物(如皮质醇水平)、社会支持评估问卷。
本实验拟利用人永生化角质形成细胞/人真皮成纤维细胞等构建实验模型,通过检测相关衰老标志物的表达,多维度评价样品是否具有抗衰老作用。
2、检测项目
3.检测流程
4.部分结果展示
图1.P21基因相对表达量柱形图
与模型对照组比,*p<0.05,***p<0.001
图2.P53基因相对表达量柱形图
与模型对照组比,*p<0.05,***p<0.001
图3.线粒体膜电位红色/绿色荧光典型图
图4.线粒体ROS典型图
图5.γ-H2AX典型图
图6.P16蛋白表达典型图
5.结果描述
根据测试结果,与正常对照组比,模型对照组的JC-1红色荧光/绿色荧光比值显著下调,线粒体ROS平均荧光强度显著上调,γ-H2AX平均荧光强度显著上调,p16蛋白表达显著上调,P53和P21基因相对表达量显著上调,说明本次刺激有效;
与模型对照组比,阳性对照组的JC-1红色荧光/绿色荧光比值显著上调,线粒体ROS平均荧光强度显著下调,γ-H2AX平均荧光强度显著下调,p16蛋白表达显著下调,P53和P21基因相对表达量显著下调,说明本实验有效且可靠。
6.参考文献
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