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

細(xì)胞衰老（Cellular Senescence）

隨著每次細(xì)胞增殖，DNA復(fù)制端粒DNA會逐漸變短，進(jìn)而產(chǎn)生細(xì)胞染色體組成不穩(wěn)定，使細(xì)胞進(jìn)入凋亡期。

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

2.表面分泌物會增多：細(xì)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(guān)。

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

4.細(xì)胞質(zhì)中出現(xiàn)空泡：衰老細(xì)胞的細(xì)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(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)內(nèi)顆粒明顯增多。

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

1.細(xì)胞傳代次數(shù)比較多，一定要控制細(xì)胞傳代次數(shù)！大量擴(kuò)增細(xì)胞，將細(xì)胞進(jìn)行凍存，在必要的時候重新復(fù)蘇。

2.胰酶消化時間太長，胰酶消化時間過長容易導(dǎo)致細(xì)胞狀態(tài)不佳以及胞質(zhì)疏松;細(xì)胞傳代時需要留意胰酶消化的時間。消化過度，在消化細(xì)胞時會對細(xì)胞的表面蛋白有較強(qiáng)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(dǎo)致細(xì)胞衰老和分化。

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

4.長時間未更換細(xì)胞培養(yǎng)基

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

細(xì)胞衰老的檢測
 

1.檢測端粒功能，分析檢測細(xì)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(dá)的端粒逆轉(zhuǎn)錄酶，使得端粒的長度不會隨DNA復(fù)制而縮短，讓細(xì)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(biāo)準(zhǔn)分辨細(xì)胞衰老，主要原因是因為無法建立一致性的標(biāo)準(zhǔn)，在不同物種之間細(xì)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(xì)胞)。

2.DNA損傷檢測，在衰老細(xì)胞中會啟動DNA 損傷信號p53，細(xì)胞衰老通路p53是被細(xì)胞DNA損傷而受到DNA損傷回應(yīng)(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(dāng)細(xì)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(xì)胞衰老最普遍常見的指標(biāo)。不過在一些特殊情況下，例如，血清饑餓引發(fā)的細(xì)胞休眠(quiescence)也會出現(xiàn)SA-β-gal染色呈現(xiàn)陽性。