衰老生物學

譯者序
前言
致謝

第1章 衰老生物學中的基本概念
生物老年學：對生物學衰老的研究
隨着人類壽命的延長，生物學家開始研究衰老
20世紀40年代，生物老年學成為獨立的研究學科
衰老研究着眼於人的整體健康
非人類物種的生物衰老與人類的衰老有很多共同特點
衰老研究是一個復雜的過程
生物學衰老的定義
生物學衰老的最初定義基於死亡率
基於功能的定義有助於描述特定時期的生物學衰老
本書中衰老的定義
發育、成熟、衰老用於描述衰老相關事件的不同階段
生物學衰老不同於老年病
生物老年學家如何研究衰老：使用實驗室生物研究人類衰老
研究分離的細胞系統以描述衰老與長壽的基本生物化學過程
真菌是研究影響衰老與壽命的環境因素的良好模型
原始的無脊椎動物可能為延長細胞壽命、細胞信號轉導，以及全身衰老提供線索
昆蟲能夠用於研究全身和胞內信號如何影響生活史
小鼠和大鼠是研究營養、遺傳及生理學問題的常用對象
非人類靈長類動物顯示許多與人類相同的時間依賴性變化
人類早老症能夠作為正常衰老的模型
生物老年學家如何研究衰老：比較生物老年學
物種的體型與最大壽命相關
對外在危險易受性的降低解釋了壽命的延長
高度組織化的社會結構延長野生動物的壽命
少數水生動物極端長壽
核心概念
討論問題
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第2章 測量生物學衰老
在個體中測定生物學衰老
年齡相關的表型差異影響在個體中對衰老的測量
生活方式的選擇顯著影響表型
表現基因組也影響衰老的速率和壽命
橫向研究比較在單個時間點不同年齡組別的變化
縱向研究觀察單一個體隨時間的變化
個人基因組學或將成為確定和應用衰老生物標志物的關鍵
在群體中測量生物學衰老
通過死亡率估計群體中的死亡數量
生命表包含死亡率、期望壽命和死亡概率的信息
年齡別死亡率呈指數上升
非年齡相關性死亡能夠影響死亡率
死亡率倍增時間用以校正初始死亡率的差異
存活曲線近似於死亡率
生命末期死亡率的降低暗示着長壽基因存在的可能性
核心概念
討論問題
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第3章 壽命與衰老的進化理論
壽命與衰老的進化理論基礎
魏斯曼使體細胞與生殖細胞得以區分
魏斯曼提出衰老是一個非適應性特征
種群生物學家開發出計算種群增長的邏輯方程
種群年齡結構描述了復雜真核生物的達爾文式適應性
種群繁殖速率描述了年齡特異性的適應性
Fisher描述了種群繁殖潛力和達爾文式適應性的關系
進化與壽命
衰老的非固有速率導致自然選擇力的下降
Medawar認為衰老的出現是遺傳漂變的結果
Medawar提出衰老和長壽在繁殖后群體中分別出現
Hamilton提出的自然選擇對死亡率的作用力鞏固了Medawar學說
檢驗長壽的進化模型
晚育生物體具有更低的固有死亡率
遺傳漂變使壽命和繁殖發生聯系
長壽進化理論的驗證結果改變了生物老年學研究
進化與衰老
對抗多效性是一般多效性的一個特例
一次性體細胞理論基於有限的資源分配
核心概念
討論問題
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第4章 細胞衰老
細胞周期與細胞分裂
細胞周期包括4+1個階段
DNA復制發生在S期
細胞分裂發生在M期
細胞周期的調控
S細胞周期蛋白和細胞周期蛋白依賴性激酶啟動DNA的復制
p53信號通路在G1期到S期過渡時阻止DNA復制
許多蛋白質參與DNA的復制
黏連蛋白和凝縮蛋白有助於染色體的分離
分裂中期到后期的過渡標志着細胞周期最后的檢查點
功能完善的細胞能夠在G0期退出細胞周期
復制衰老
一個錯誤使得細胞衰老的發現推遲了50年
Hayflick和Moorhead的研究成果創建了細胞老年學領域
體外培養細胞的三個生長階段
衰老細胞有若干共同特點
復制衰老能夠用來描述生物學衰老
細胞衰老的原因：損傷的生物分子的積累
生物分子服從熱力學定律
生命需要持續地保持秩序與自由能的穩定
衰老的基本機制是分子保真度的喪失
衰老反映了細胞內受損傷的生物分子的積累
氧化應激與細胞衰老
氧化代謝產生活性氧
線粒體ATP合成產生大多數的超氧離子
酶將超氧自由基催化還原為水
細胞質還原也產生自由基
氧自由基導致損傷的生物分子的積累
細胞膜容易受到活性氧的傷害
活性氧能夠發揮有利作用
端粒長度縮短與復制衰老
端粒阻止后隨鏈去除關鍵DNA序列
端粒的縮短可能導致體細胞衰老
核心概念
討論問題
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第5章 壽命的遺傳學
真核生物基因表達概述
DNA的轉錄產生互補RNA
真核細胞在轉錄后對RNA進行修飾
翻譯是RNA介導的蛋白質合成
翻譯后蛋白質能夠被修飾或降解
基因表達的調控
核小體結構的改變可以調控基因的表達
蛋白質與DNA的結合調控基因的表達
轉錄后的機制也能調控基因表達
在生物老年學研究中分析基因的表達
生物老年學中的遺傳分析始於突變體的篩選
鑒定基因功能需要進行DNA克隆
可以由基因序列確定該基因的部分功能
原位雜交能夠揭示基因功能
轉基因生物有助於評估一個基因對人類長壽的影響
DNA微陣列技術用於評估不同年齡的基因表達譜
釀酒酵母壽命的基因調控
釀酒酵母既進行無性繁殖，也進行有性繁殖
環境條件影響繁殖與壽命
DNA結構的改變影響壽命
SIR2途徑與壽命相關
營養應答信號通路中的功能失活突變可能會延長壽命
線蟲壽命的基因調控
Dauer形成的調控延長壽命
調控Dauer形成的遺傳途徑
DAF—2受體基因的弱突變延長壽命
壽命的延長與神經內分泌的調控相關聯
線粒體蛋白可能連接着壽命延長與代謝
果蠅壽命的基因調控
果蠅在遺傳學研究中的應用歷史悠久
延長壽命的基因與抗逆性的增加相關
調控果蠅生長的基因也能夠延長壽命
小鼠壽命的基因調控
許多小鼠基因已被報道影響壽命
胰島素信號的降低將生長緩慢與壽命聯系起來
生長激素信號的降低將胰島素樣信號通路與壽命延長聯系起來
小鼠中證實壽命的基因調控對人類衰老有一定意義
核心概念
討論問題
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……
第6章 植物衰老
第7章 人類的長壽
第8章 人類衰老的生理機制
第9章 年齡相關性疾病
第10章 調控人體衰老與長壽
附錄
詞匯表
索引