生命科学名著 衰老生物学 作者：（美）RogerB.McDonald 著出版时间： 2016年版丛编项： 生命科学名著内容简介本书讨论了衰老生物学的*新研究进展，包括基本概念、测量生物学衰老、寿命与衰老的进化理论、细胞衰老、寿命的遗传学、植物衰老、人类寿命、人类衰老的生理学、人类衰老相关疾病、调控衰老与寿命等。总结了细胞衰老机制、探讨了在不同物种中影响长寿的遗传通读，列举了衰老过程中的正常变化以及生理系统的功能衰退，讨论了衰老干预和延长寿命的手段和意义。目录目录译者序前言致谢第1章 衰老生物学中的基本概念 1生物老年学：对生物学衰老的研究 1随着人类寿命的延长，生物学家开始研究衰老 120世纪40年代，生物老年学成为独立的研究学科 3衰老研究着眼于人的整体健康 3非人类物种的生物衰老与人类的衰老有很多共同特点 4衰老研究是一个复杂的过程 4生物学衰老的定义 5生物学衰老的最初定义基于死亡率 6基于功能的定义有助于描述特定时期的生物学衰老 7本书中衰老的定义 7发育、成熟、衰老用于描述衰老相关事件的不同阶段 8生物学衰老不同于老年病 9生物老年学家如何研究衰老：使用实验室生物研究人类衰老 10研究分离的细胞系统以描述衰老与长寿的基本生物化学过程 12真菌是研究影响衰老与寿命的环境因素的良好模型 14原始的无脊椎动物可能为延长细胞寿命、细胞信号转导，以及全身衰老提供线索 14昆虫能够用于研究全身和胞内信号如何影响生活史 15小鼠和大鼠是研究营养、遗传及生理学问题的常用对象 15非人类灵长类动物显示许多与人类相同的时间依赖性变化 16人类早老症能够作为正常衰老的模型 17生物老年学家如何研究衰老：比较生物老年学 18物种的体型与最大寿命相关 18对外在危险易受性的降低解释了寿命的延长 20高度组织化的社会结构延长野生动物的寿命 20少数水生动物极端长寿 21核心概念22讨论问题22补充阅读23第2章 测量生物学衰老 25在个体中测定生物学衰老 25年龄相关的表型差异影响在个体中对衰老的测量 27生活方式的选择显著影响表型 29表观基因组也影响衰老的速率和寿命 30横向研究比较在单个时间点不同年龄组别的变化 32纵向研究观察单一个体随时间的变化 33个人基因组学或将成为确定和应用衰老生物标志物的关键 37在群体中测量生物学衰老 38通过死亡率估计群体中的死亡数量 38生命表包含死亡率、期望寿命和死亡概率的信息 39年龄别死亡率呈指数上升 40非年龄相关性死亡能够影响死亡率 42死亡率倍增时间用以校正初始死亡率的差异 44存活曲线近似于死亡率 45生命末期死亡率的降低暗示着长寿基因存在的可能性 48核心概念49讨论问题49补充阅读50第3章 寿命与衰老的进化理论 53寿命与衰老的进化理论基础 53魏斯曼使体细胞与生殖细胞得以区分 53魏斯曼提出衰老是一个非适应性特征 54种群生物学家开发出计算种群增长的逻辑方程 57种群年龄结构描述了复杂真核生物的达尔文式适应性 59种群繁殖速率描述了年龄特异性的适应性 59Fisher描述了种群繁殖潜力和达尔文式适应性的关系 60进化与寿命 62衰老的非固有速率导致自然选择力的下降 62Medawar认为衰老的出现是遗传漂变的结果 63Medawar提出衰老和长寿在繁殖后群体中分别出现 64Hamilton提出的自然选择对死亡率的作用力巩固了Medawar学说 65检验长寿的进化模型 66晚育生物体具有更低的固有死亡率 67遗传漂变使寿命和繁殖发生联系 67长寿进化理论的验证结果改变了生物老年学研究 69进化与衰老 69对抗多效性是一般多效性的一个特例 70一次性体细胞理论基于有限的资源分配 71核心概念72讨论问题73补充阅读74第4章 细胞衰老 77细胞周期与细胞分裂 77细胞周期包括4+1个阶段 77DNA复制发生在S期 78细胞分裂发生在M期 78细胞周期的调控 80S细胞周期蛋白和细胞周期蛋白依赖性激酶启动DNA的复制 80p53信号通路在G1期到S期过渡时阻止DNA复制 81许多蛋白质参与DNA的复制 82黏连蛋白和凝缩蛋白有助于染色体的分离 83分裂中期到后期的过渡标志着细胞周期最后的检查点 84功能完善的细胞能够在G0期退出细胞周期 84复制衰老 85一个错误使得细胞衰老的发现推迟了50 年 85Hayick 和Moorhead的研究成果创建了细胞老年学领域 86体外培养细胞的三个生长阶段 87衰老细胞有若干共同特点 90复制衰老能够用来描述生物学衰老 91细胞衰老的原因：损伤的生物分子的积累 92生物分子服从热力学定律 92生命需要持续地保持秩序与自由能的稳定 92衰老的基本机制是分子保真度的丧失 94衰老反映了细胞内受损伤的生物分子的积累 94氧化应激与细胞衰老 95氧化代谢产生活性氧 96线粒体ATP合成产生大多数的超氧离子 97酶将超氧自由基催化还原为水 101细胞质还原也产生自由基 101氧自由基导致损伤的生物分子的积累 102细胞膜容易受到活性氧的伤害 103活性氧能够发挥有利作用 106端粒长度缩短与复制衰老 107端粒阻止后随链去除关键DNA序列 108端粒的缩短可能导致体细胞衰老 110核心概念111讨论问题112补充阅读113第5章 寿命的遗传学 115真核生物基因表达概述 115DNA的转录产生互补RNA 116真核细胞在转录后对RNA进行修饰 119翻译是RNA介导的蛋白质合成 120翻译后蛋白质能够被修饰或降解 123基因表达的调控 124核小体结构的改变可以调控基因的表达 124蛋白质与DNA 的结合调控基因的表达 125转录后的机制也能调控基因表达 128在生物老年学研究中分析基因的表达 129生物老年学中的遗传分析始于突变体的筛选 130鉴定基因功能需要进行DNA 克隆 130可以由基因序列确定该基因的部分功能 132原位杂交能够揭示基因功能 132转基因生物有助于评估一个基因对人类长寿的影响 133DNA微阵列技术用于评估不同年龄的基因表达谱 133酿酒酵母寿命的基因调控 135酿酒酵母既进行无性繁殖，也进行有性繁殖 136环境条件影响繁殖与寿命 137DNA结构的改变影响寿命 138SIR2 途径与寿命相关 139营养应答信号通路中的功能失活突变可能会延长寿命 140线虫寿命的基因调控 140Dauer形成的调控延长寿命 141调控Dauer形成的遗传途径 141DAF-2 受体基因的弱突变延长寿命 144寿命的延长与神经内分泌的调控相关联 144线粒体蛋白可能连接着寿命延长与代谢 144果蝇寿命的基因调控 145果蝇在遗传学研究中的应用历史悠久 146延长寿命的基因与抗逆性的增加相关 146调控果蝇生长的基因也能够延长寿命 148小鼠寿命的基因调控 149许多小鼠基因已被报道影响寿命 150胰岛素信号的降低将生长缓慢与寿命联系起来 151生长激素信号的降低将胰岛素样信号通路与寿命延长联系起来 152小鼠中证实寿命的基因调控对人类衰老有一定意义 154核心概念154讨论问题156补充阅读156第6章 植物衰老 161基础植物生物学 161植物细胞有细胞壁、中央液泡及色素体 162叶绿体——光合作用场所 164植物激素调节植物的生长和发育 166植物衰老生物学 167有丝分裂衰老发生在顶端分生组织细胞 168分裂后植物衰老包含程序化过程和随机过程 171植物衰老的模型——拟南芥叶片 171叶片衰老三部曲 172单糖在叶片衰老中扮演重要角色 174叶绿体的解体为植物其他器官提供了氮和矿物质 175参与细胞器降解过程的基因的表达可能由分解代谢副产物诱导 177叶片衰老过程中植物细胞膜的降解 177启动植物衰老 178光照强度影响植物衰老的启动 179细胞丝裂原可以延缓衰老 180启动衰老的其他植物激素 182核心概念183讨论问题183补充阅读184第7章 人类的长寿 185人类长寿的起源 185人类的死亡率是兼性的 186遗传因素使人类死亡率具有显著的可塑性 187长寿人群的死亡率不尽相同 188智能改变了人类的死亡率 189高等智能使人类具有独特的长寿轨迹 189遗传对人类寿命的影响较小 19120世纪人类寿命的延长加快 192在人类历史的大部分时间里，平均寿命都小于45岁 192控制传染性疾病使人口的平均寿命延长 194婴儿死亡率的下降增加了寿命期望值 195医疗水平的提高使寿命期望值继续增加 197女性的期望寿命比男性长 199核心概念200问题讨论201补充阅读202第8章 人类衰老的生理机制 203身体组成的改变和能量代谢 203能量平衡是摄入与消耗之差 204脂肪在成年后持续积累 206在生命周期的末期，体重的过度减少引起死亡率的增加 210肌肉减少症是指骨骼肌质量随着年龄增加而减少的现象 210皮肤的变化 212皮肤由三层组成 213皱纹是由于皮肤弹性及皮下脂肪的缺失造成的 214长时间的紫外线照射对皮肤造成明显的损害 214感觉的变化：听觉、视觉、味觉及嗅觉 218声学是听觉的基础 218声音通过人耳传递需要三个步骤 219静纤毛的丢失导致年龄相关性听力障碍 220视觉的基础是光学 221晶状体折射力随年龄发生的变化可以解释老视形成的原因 222晶状体细胞终末分化导致白内障形成 222嗅觉与味觉功能随年龄的改变很小 224消化系统的变化 225口腔和食道内与年龄相关的变化不会影响消化 226胃功能退行多与萎缩性胃炎有关 226小肠变化会影响消化和营养吸收 228泌尿系统的变化 231肾脏将代谢废物从血液中清除 231肾脏与血压调控 233肾血流量和功能随着衰老而减少或退行 233免疫系统的变化 234天然免疫是抵抗感染的第一道防线 234获得性免疫依赖于淋巴细胞对抗原进行反应 236中性粒细胞和巨噬细胞的吞噬功能会随年龄的增长而减弱 236初始T细胞的形成能力、B细胞的数量及抗体的有效性都会随着年龄的增长而降低 238生殖系统的变化 238绝经由性腺分泌性激素的减少引起 239男性生育能力随年龄的增加略有下降 241老年不是性行为的障碍 241核心概念242讨论问题243补充读物243第9章 年龄相关性疾病 247神经系统和神经信号 247神经系统由神经元和辅助细胞共同组成 248膜电位是神经元信号传递的基础 249突触神经递质以化学作用的方式将神经元联系起来 251人类的大脑是由多个相对独立结构和多种不同类型细胞组成的集合 252与年龄有关的中枢神经系统疾病：阿尔茨海默病和帕金森病 254衰老大脑的结构和神经传递变化很小 254衰老的大脑存在淀粉样斑块和神经原纤维缠结 255阿尔茨海默病是一种与年龄相关的、不可逆转的神经系统疾病 258阿尔茨海默病的发病部位由内嗅皮层逐渐进展到皮层 259载脂蛋白Eε4等位基因上的遗传变异是迟发性阿尔茨海默病的危险因素 260靶向神经传递，防止淀粉样斑块形成和促使淀粉样斑块降解是治疗阿尔茨海默病的主要方法 260帕金森病与多巴胺能神经元的退行有关 261增加脑内多巴胺的浓度是治疗帕金森病的主要目标 262路易小体是帕金森病的病理标志 262多个基因与早发性帕金森病相关 263增加帕金森病患病风险的因素 263心血管系统 264心血管系统是流体输送的一个封闭系统 264心脏和动脉都是可兴奋组织 265心脏通过调节输出量控制血流和压力 267流体动力学原理主宰全身的血流 267年龄相关的心血管系统疾病 268影响心血管系统随年龄而退行的环境因素 269动脉斑块会导致粥样硬化和缺血 269遗传与环境共同影响动脉粥样硬化的患病风险 272他汀类药物可以减少肝脏胆固醇合成，从而降低血液胆固醇水平 272高血压是老年人最常见的慢性疾病 273心脏衰竭导致心输出量下降 274发病率可以比死亡率更好地描述心血管疾病 274内分泌系统和血糖调节 276血糖浓度必须控制在一个很窄的范围内 278胰岛素促进肝脏、肌肉和脂肪细胞摄取葡萄糖 278与年龄相关的内分泌系统疾病——2型糖尿病 280胰岛素抵抗是2型糖尿病的前体病变 2802型糖尿病会损害微血管血流 281糖代谢的改变可能增加2型糖尿病患者的细胞损伤 282糖尿病的危险因素包括年龄、肥胖和遗传背景 283骨骼系统和骨钙代谢 286甲状腺和甲状旁腺激素调控血钙的平衡 286激素调节骨矿物质沉积与再吸收之间的平衡 286与年龄相关的骨骼疾病——骨质疏松症 288绝经期骨矿物质丢失增加可导致骨质疏松症 289环境因素对骨质疏松症的影响 289药物治疗可以减缓绝经后妇女的骨质流失 291核心概念292讨论问题293扩展阅读294第10章 调控人体衰老与长寿 297调控生物衰老 297衰老无法改变 298导致分子保真度丢失的原因在未来可能受到调控 299调控长寿：热量限制 300热量限制能够延长啮齿类动物的寿命，减缓其衰老速度 300低等生物可用于研究热量限制的遗传和分子机制 302对非人灵长类动物进行热量限制能够延缓年龄相关性疾病的发生 303热量限制对人类的效果还不明确，存在争议 304调节衰老的速度：体力活动 304体育锻炼增加肌肉的需氧量 309细胞氧化途径的适度过载使ATP合成能力增强 311规律性的体力活动可以预防细胞储备能力的下降 311展望未来：调控衰老与长寿的意义 313青春延长和发病期缩短将成为未来衰老的特征 314长寿可能改变我们对个人成就和社会进步的看法 315寿命的延长可能改变我们对于延续物种责任的看法 315出生率低和寿命的增加可能会改变几代人的生命周期 316生物老年学的未来 317核心概念318讨论问题319扩展阅读319附录 323词汇表 337索引 359 上一篇: 药物质量检测技术 张佳佳 主编 2012年版 下一篇: 谢景龙中医骨病临证集 谢军平，谢正平，李钰涛 著 2013年版
