人所有的器官組織都有相應的幹細胞,雖心臟組織和眼角膜內皮(角膜內皮細胞終生不分裂)內不含幹細胞,但這不能否定這些器官組織不存在幹細胞,因為心臟如果沒有幹細胞,心肌細胞就不會新生,用不了幾年時間,大部分心肌細胞會因細胞核 D NA突變等因素而死亡,而使心臟功能顯著下降到報廢程度。但實際上心臟功能可保持上百年,這說明心肌細胞可以新生,也就是說心臟也有幹細胞,只是不住在心肌組織中。2001年4月5日出版的英國《自然》雜誌報告說,美國科學家發現心臟幹細胞存在骨髓中,可能是胚胎時分化成心臟組織的“間充質細胞”。
1966年,美國科學家海弗利克發現,細胞分裂次數是有限的。於是猜測細胞內有一個限制細胞分裂次數的“鐘”,他後來通過細胞核移植實驗發現,這種鐘在細胞核的染色體上。現在已經知道決定細胞衰老的“生物鐘”就是染色體兩端的端粒 D NA,它可隨著細胞有絲分裂而縮短。
端粒到底是不是決定細胞衰老的“生物鐘”,實驗是最好的驗證辦法。如果端粒縮短是細胞衰老的決定因素,那麽只要端粒得到修復,各種衰老的伴生現象就不攻自破。生物在漫長的進化過程中已形成了一套比較完整的防禦系統,衰老使防禦功能減弱,例如線粒體 D NA的突變在年輕人是不會積累的,因為在細胞水平上,突變的線粒體 D NA可以更新,例如,異常或失效的線粒體會被溶酶體識別吞食;在個體水平上,細胞核 D NA突變的細胞株(包括免疫細胞)會被免疫細胞清除掉,正常人體內每天都有大量的突變細胞株產生和清除,所以染色體 D NA損傷的細胞在不衰老的個體中是不會積累的。
端粒具備生物鐘的特點
1、端粒化學成份是單條 D NA,這具備“鐘”的穩定性要求,除 D NA外,細胞內任何一種物質如蛋白質、 R NA等等都存在半壽期,須不斷地更新,即不穩。2、端粒在正常細胞內可隨著細胞有絲分裂而縮短,而且不會同時一邊延長和一邊縮短,這具備“鐘”的計時性。 3、人的端粒可影響細胞的活力,這具備“生物鐘”對細胞衰老程序的具體介導作用。4、正常人體內唯有生殖細胞能使已縮短的端粒有效延長,這具備“鐘”的“ 發條”裝置和可上發條的功能。因為生殖細胞是生命的種子,必須要使已縮短的端粒重新延長,以供受精卵再發育成個體。5、各種內外因素可影響人的壽命,它也是通過影響端粒縮短速度來實現的,例如,限食可降低自由基,從而提高端粒酶等酶的活性,限食也可降低對 D NA合成的抑制,從而提高端粒 D NA的合成,延長了動物壽命。當然限食還可延長細胞分裂周期(分裂一次所需的時間),從而延長動物壽命,如血清饑餓可使細胞停在 G1或G0期。6、體內正常細胞端粒不會停止縮短或延長,這可避免導致細胞分化停滯,從而避免對人帶來致命的後果,因為細胞衰老是啟細胞分化所必須的。 7、細胞復制,“鐘”跟著復制,端粒就可復制。