1882年，德國生物學(xué)家Weismann曾大膽預測“在細胞水平存在老化現象"。他推測：機體的壽命限制受控于體細胞的分裂能力；在遺傳進(jìn)化中，不同物種的體細胞獲得了不同分裂的潛能，從而決定了不同物種的壽命長(cháng)短。

20世紀50年代，Swin和他的同事利用原代細胞體外培養試驗證明了來(lái)源于不同物種的纖維細胞均不具備無(wú)限分裂的潛能。取得突破性進(jìn)展的還是Hayflick和Moorhead，他們做了更系統更細致的觀(guān)察和描述，他們對25株人成纖維細胞進(jìn)行原代培養，在這個(gè)過(guò)程中發(fā)現，經(jīng)過(guò)約50次傳代之后，所有細胞出現功能退化，并且喪失分裂能力的現象。此后人們將這一現象稱(chēng)之為“Hayflick極限"或者自發(fā)性老化。之后也有事實(shí)證明，細胞老化并不是體外培養所導致，細胞在體內也會(huì )隨著(zhù)年齡的增長(cháng)，逐步走向老化。

長(cháng)期的細胞周期阻滯是老化細胞的基本特征，也是體外鑒定細胞老化*的指標。為了檢查細胞是否躍出了細胞周期，人們通常檢測增殖指示分子Ki-67的表達豐度；或者通過(guò)將與胸腺嘧啶相似的溴脫氧尿嘧啶（Bromodeoxyuridine，BrdU）摻入到細胞培養基中，觀(guān)察是否有新的DNA合成。細胞老化主要表現為G1期阻滯，個(gè)別情況下也可伴隨G2/M期周期阻滯，或直接由G2/M期阻滯誘發(fā)形成。

雖然由于細胞周期的中斷和DNA復制的停止，老化細胞內的DNA含量與正常細胞類(lèi)似，但 RNA與蛋白質(zhì)豐度均比正常細胞要明顯升高。這是因為，盡管細胞進(jìn)入老化階段后蛋白質(zhì)的整體合成速率降低，但是蛋白質(zhì)的降解體系受到更加明顯的抑制，導致蛋白質(zhì)在細胞內持續堆積。

無(wú)論是原代細胞或是細胞株，在細胞培養過(guò)程中細胞老化現象是存在且常見(jiàn)的，但卻容易被操作人員忽略，老化的細胞會(huì )出現的特征包括：細胞增殖變慢、細胞核體積異常及多核（4-8核）、表面分泌物增多、細胞體積增大、細胞扁平、細胞質(zhì)中出現空泡等現象。

圖1  實(shí)心箭頭指示的是發(fā)生細胞老化的HEK293細胞，SA-β-gal染色陽(yáng)性，而空心箭頭指的是未發(fā)生老化的細胞。

圖2  被染上藍色的是發(fā)生老化的MSC細胞, 未被染色的是未發(fā)生老化的細胞。

由圖片可以看出老化細胞體積增大、細胞扁平。