老化与再生导论

Developmental Biology

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Summary

组织是通过细胞老化和再生的平衡维持的。老化是指细胞功能的逐步丧失和再生是一般由预先存在的成人或体细胞干细胞介导的组织损伤修复。科学家们感兴趣了解这两个的复杂过程背后的生物机制。通过这样做的过程中,研究人员可以以成体干细胞用于治疗退行性疾病和开发疗法,可以延缓衰老的影响。

在这个视频中,我们提供简史领域的老化和再生,触及在古希腊,以及现代的实验提出的意见。一些问题,被要求在这一领域,并突出方法生物学家用于回答他们,然后探讨了。最后,我们看看几个具体的实验正在进行 today\ 的老化和再生研究实验室。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 发育生物学精要. 老化与再生导论. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

生物学家在老化和再生领域的目的了解这两个复杂的过程,有牵连的维护组织的平衡机制。

老化或"衰老,"涉及到恶化的细胞形态和功能损失随着时间的推移而指更换老化或损坏细胞的再生。在我们的身体组织维护在衰老与再生之间的微妙平衡。虽然大多数我们的组织有一个有限的寿命,其中一些有吗完全损伤后再生的能力。

这个视频将简要讨论历史,突出显示在字段中,一些重要的问题,目前正在调查,被用来回答这些问题和几个特定的实验室应用这些概念的一些检测的关键发现。

在谈到当前的实验之前, 让我们看看一些重要的发现在老化和再生研究的历史。

组织再生的第一次观察发生在公元前 350 年,当亚里斯多德指出,蜥蜴能够重新生成它们的尾巴后他们已经被割断。

在 18 世纪,组织再生成为热门话题的研究和三位科学家-R.A.Ferchault 安、 亚伯拉罕 Trembley 和拉扎罗 • 独立在进行了详细的组织再生研究小龙虾、 水螅和蝾螈,分别。

下个世纪,但在早期的 20 世纪兴趣开始积累在相关领域的老化,主流科学家成为不感兴趣的再生现象。亚历克西斯卡雷尔,法国外科医生和生物学家,表明,细胞生长在文化不朽的能无限分裂下去。然而,其他科学家无法复制,他的说法。

在 1961 年,伦纳德 · 海弗利克和保罗 · 穆尔黑德证明了,相反卡雷尔所声称的正常细胞生长在文化经历司次数有限,大约 40 到 60 之后, 他们进入衰老阶段。这种有限的细胞分裂的现象被称为"海弗利克极限"。

此限制的机制的第一次提示来于 1973 年,当苏联生物学家阿列克谢 Olovnikov 承认 DNA 复制机制不能完全复制染色体的两端,叫做端粒。他预测一种机制来维持健康的端粒长度与癌细胞的存在。

后来于 1984 年,伊丽莎白 · 布莱克本、 卡罗尔 · 格雷德和杰克绍斯塔克发现了这种机制涉及一种叫做端粒酶。他们表现出端粒酶负责向染色体,然后将允许完全复制染色体末端的 DNA 聚合酶的 3' 端的加法的重复序列。布莱克本、 格蕾德和绍斯塔克分享这一发现诺贝尔奖 2009 年。

我们已经讨论了一些有关老化和再生的发现,让我们看看今天被要求在字段中的几个关键问题。

被调查的一个重要问题是: 如何做细胞年龄吗?细胞老化的普遍理论被称为自由基理论。这个想法是,当细胞细胞器称为线粒体进行氧化呼吸,副产品称为活性氧物种或活性氧,形成。生产过剩的这些分子诱导氧化应激,改变功能的细胞器,如自己的线粒体和内质网,并可能导致核 DNA 损伤。科学家们感兴趣发现这些事件背后的机制。

被问的另一个问题是: 什么是生理和环境因素影响生物体的寿命?一些研究人员试图分析环境变化,例如卡路里的限制,对机体寿命的影响。其他研究人员感兴趣的确定基因和调节的老化过程的生化途径。

最后,科学家还试图了解如何组织接受自发损伤后的再生。特殊的细胞,称为成体干细胞已发现将有助于在这个过程中,一些研究者,好奇这些细胞损伤后的动态。从临床的角度来看,科学家们感兴趣调查如何这些细胞可以受雇于退行性疾病的治疗。

现在,你知道一些领域中的提问,让我们看看科学家用来回答这些问题的不同的研究工具。

一个方法来衡量细胞的年龄是端粒长度和端粒酶活性测定。上述两个参数可以用聚合酶链反应或 PCR 测量。

科学家们还审查了衰老的细胞,如 β-半乳糖苷酶的既定的标记。这可以通过染色细胞使用不同的生化分析,在显微镜下观察他们。

检查影响机体寿命的因素,科学家常常使用无脊椎动物模型生物,如蠕虫或苍蝇。与这些模型有机体的优点是他们相对较短的一代人的时间和简单的实验室设置中成长的能力。此外,遗传操作可以轻松地执行在这些生物,帮助科学家们研究这些基因在衰老和长寿的作用。

最后,可以使用几种方法研究了成体干细胞组织再生的作用。例如,科学家可以用特定的标记,使他们能够跟踪这些细胞作为组织再生标签成人干细胞的靶组织。有时,研究者都直接注入受损的组织,研究它们在损伤后的修复作用的这些多能干细胞。

既然你现在知道的一些方法在老化和组织再生领域的应用,让我们看看几个特定的应用程序,这些方法。

筛选平台已被用作蛔虫秀丽隐杆线虫以确定可以延长寿命的基因突变。在这里,年龄同步的帮助定时的蛋议定书 》 之后, 科学家们分析了一种基因突变对生物体的寿命的影响。

研究组织再生的机制,很多款式齐备,涉及最初的损伤,其次分析再生机制。在此示例中,科学家检查了后侧线,斑马鱼周围神经系统关键感官组件消融的组织再生。

为了诱使消融,科学家对待与庆大霉素的鱼。在指定的故障恢复时间之后, 进入重要的荧光染料溶液,污渍神经干细胞倾吐了鱼。这些染色细胞当时量化使用荧光显微镜。

最后,研究人员经常注入成体干细胞诱导修复受损组织。在这里,科学家们使用多能干细胞诱导的肌肉损伤的组织的再生。为了做到这一点,科学家生成与损坏的后肢肌肉的小鼠模型。然后,多能干细胞直接注入受损的肌肉。后注射,细胞给出了时间来增殖与分化,并对贡献功能改进进行了分析。

你刚看了朱庇特的引进到外地的老化和再生。这个视频回顾历史亮点的领域,一些关键的问题被要求由生物学家,被用来回答这些问题和当前的实验正在进行,以了解衰老及再生生物学的几个突出化验。一如既往,感谢您收看 !

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