上世紀60年代初，海佛烈克（Leonard Hayflick）提出的『海佛烈克極限』，當時他觀察到實驗室使用的正常的人類細胞不能無限地分裂，而是有其極限。經(jīng)進一步研究證實，不管是來自胎兒還是成人的多種類型細胞，大約都只能分裂40-60次，就會停滯不分裂或者出現(xiàn)細胞凋亡而死亡，海佛烈克認為細胞分裂能力的限制和細胞的衰老有關。80 年代隨著科學家對染色體末端具有維持染色體結構穩(wěn)定性的端粒（telomere）結構的深入了解，逐漸發(fā)現(xiàn)端粒DNA會在每次細胞分裂（mitosis）時，末尾的5’端處會有一小段序列沒辦法被復制而變短，同時也縮短細胞「生命時鐘」壽命。

細胞衰老（Cellular Senescence）

隨著每次細胞增殖，DNA復制端粒DNA會逐漸變短，進而產(chǎn)生細胞染色體組成不穩(wěn)定，使細胞進入凋亡期。

1.細胞生長緩慢 ：細胞周期緩滯或是停滯都是衰老細胞的基本特征，此時細胞周期主要停滯于G1期。

2.表面分泌物會增多：細胞衰老時顯微鏡下可見小黑點，但是小黑點增加，也有可能與培養(yǎng)條件如pH，血清濃度，生物污染等有關。

3.細胞形態(tài)改變：如細胞體積增大、細胞扁平、胞核與核仁體積增加，如果是貼壁細胞，其細胞表面會明顯觀察到比較臟，運用常規(guī)HE染色結果會發(fā)現(xiàn)，細胞表面有很多附著的臟物，細胞形態(tài)與剛開始培養(yǎng)的細胞外觀明顯不同，像是上皮細胞等可能會出現(xiàn)很多梭狀形態(tài)，且細胞質(zhì)突起等形狀異常細胞。

4.細胞質(zhì)中出現(xiàn)空泡：衰老細胞的細胞器發(fā)生變化，如高爾基體和溶酶體數(shù)量增多、體積增大，導致細胞質(zhì)內(nèi)顆粒明顯增多。

【衰老的細胞體積增大、細胞扁平、SA-β-gal染色陽性】
細胞培養(yǎng)時可能導致衰老的原因​
 

1.細胞傳代次數(shù)比較多，一定要控制細胞傳代次數(shù)！大量擴增細胞，將細胞進行凍存，在必要的時候重新復蘇。

2.胰酶消化時間太長，胰酶消化時間過長容易導致細胞狀態(tài)不佳以及胞質(zhì)疏松;細胞傳代時需要留意胰酶消化的時間。消化過度，在消化細胞時會對細胞的表面蛋白有較強的損傷，所以消化的時間不能過長，建議使用合適濃度和pH值的消化酶，否則會導致細胞衰老和分化。

3.細胞密度過高或過低，細胞過密產(chǎn)生接觸作用，導致細胞的活力減弱以及細胞增殖減慢，最后出現(xiàn)衰老。

4.長時間未更換細胞培養(yǎng)基

5.使用劣質(zhì)細胞培養(yǎng)試劑，使用合適的血清和培養(yǎng)基，不同的細胞對培養(yǎng)基或是血清的要求不同，所以篩選最適合細胞培養(yǎng)的血清和培養(yǎng)基，預防細胞衰老，維持細胞正常生長。

細胞衰老的檢測
 

1.檢測端粒功能，分析檢測細胞端粒序列的長度和端粒逆轉(zhuǎn)錄酶(telomerase reverse transcriptase, TERT)的活性來評估端粒的功能（高表達的端粒逆轉(zhuǎn)錄酶，使得端粒的長度不會隨DNA復制而縮短，讓細胞獲得持續(xù)分裂的能力）;但此檢測方法很難成為常規(guī)標準分辨細胞衰老，主要原因是因為無法建立一致性的標準，在不同物種之間細胞發(fā)生衰老時，其端粒長度不具有可比性; 即使來源于同一物種(如人細胞)。

2.DNA損傷檢測，在衰老細胞中會啟動DNA 損傷信號p53，細胞衰老通路p53是被細胞DNA損傷而受到DNA損傷回應(DNA damage response, DDR)通路的激活。

3. β-半乳糖苷酶(senescence associated β-galactosidase, SA-β-gal)活性染色，β-半乳糖苷酶主要位于溶酶體， 當細胞衰老發(fā)生時， 溶酶體膨脹并且增多， β-半乳糖苷酶明顯積累在溶酶體中， 因此SA-β-gal染色法為檢測細胞衰老最普遍常見的指標。不過在一些特殊情況下，例如，血清饑餓引發(fā)的細胞休眠(quiescence)也會出現(xiàn)SA-β-gal染色呈現(xiàn)陽性。