细胞间质衰老

有机体的器官和组织均由不同的细胞和细胞间质组成。细胞间质是指细胞与细胞之间的物质，它在体内分布很广，约占体重的23%。细胞间质在衰老时产生一些变化，影响细胞的代谢活动，可能是导致器官功能减退的原因之一，细胞间质包括蛋白质纤维和胶状基质，纤维由胶原蛋白、网硬蛋白和弹性蛋白组成。基质则主要含氨基葡萄聚糖类。它以纤维形式成为细胞间的填充物质，或是以胶质形式围绕在细胞周围成为细胞的微环境，因此它与细胞关系密切，对细胞本身的营养、代谢、物质的交换均起一定重要作用。
胶原蛋白是结缔组织中的主要成分。是一种复杂大分子。其前身为原胶原蛋白，由三条多肽链螺旋扭绞而成，而每一条多肽链本身又呈螺旋形，其分子量约为95,000dalton。原胶原蛋白在生理状况下排列整齐形成微原纤维。在电镜下观察出现周期性横纹，横纹间距约为640埃(A)。但在不同生理条件下，原胶原蛋白分子可重新排列，使横间距有所改变。胶原初合成时，原胶原蛋白的多肽链之间很少交联现象，易溶于中性盐溶液。但当胶原蛋白成熟后，内部分子开始衰老，则多肽链内部交联现象增加，不易溶解。年轻动物组织中新合成的胶原蛋白比例高，这种可溶性的胶原蛋白不断更新补充。而在年老动物中大部分胶原蛋白成为不溶性的成熟胶原蛋白，比较稳定不易更新。一般在衡量胶原蛋白的年龄变化时常用其吸水膨胀能力为指标。人类一直到30岁其胶原蛋白仍保持高度吸水膨胀能力，从30岁至50岁时胶原蛋白的吸水膨胀能力迅速下降，从50至75岁时仍稍有下降趋势。这与胶原蛋白分子结构中交联现象随增龄而增加的情况一致。由于不溶性胶原蛋白量的增加，引起纤维组织硬化，阻碍物质的交换，导致器官组织功能的下降。网硬蛋白纤维细，成网状而不成束，支持微血管的衬底及肌膜的外层。早期因只在银渍法染色时才能显出，认为与胶原蛋白有结构上的差异，近年来由电镜观察，发现单位微原纤维的结构与胶原蛋白的周期横纹结构相似。因此认为网硬蛋白与胶原蛋白并无化学结构的差异，而只是物理性质的数量和排列形式的不同。在组织器官衰老时，微血管周边大量纤维蛋白的增加，不免影响营养物质的交换。在肌膜周围纤维蛋白的增加则影响到肌肉收缩的功能。
弹性蛋白是另一种主要纤维成分。它的分布不如胶原蛋白广泛。主要分布在皮肤，大血管壁，韧带等部位。弹性蛋白在光镜下呈均质性单条纤维。在电镜下可分辨出两种成分，一种为灰白色无定形物质，另一种为直径约110埃(A)的微原纤维。胚胎发生时先出现微原纤维，然后出现无定形蛋白围绕在微原纤维上，形成弹性纤维。在人类主动脉壁弹性蛋白中发现有两种荧光物质，其中一种与年龄变化无关，而另一种荧光物质则随年龄增长而增加，可能表示分子内交联现象增加。此外，老年组织内的弹性蛋白对钙质亲和力有所增强。
基质是细胞外的微环境，因细胞并非浸泡在组织液内，而是由不同浓度的胶质性基质所包围。基质内有血浆蛋白、无机盐、水分和氨基葡萄聚糖。氨基葡萄聚糖类包括有透明质酸，硫酸软骨素A、B、C，角质硫酸盐等。其中以透明质酸最为重要，如在关节滑膜液中及眼玻璃体液中均含大量透明质酸。在老年时透明质酸的水分减少而粘度加大，影响到正常的功能。
细胞间质在衰老过程中，纤维蛋白结构中交联现象随年龄增长而增加，以至纤维可溶性下降，发生硬化，一方面影响器官本身的弹性和收缩能力，另一方面也妨碍了物质的运输与交换。衰老时胶质中水分减少，亲水力降低使胶质粘度增高，因此不利于物质运输。由于细胞外间质部分在全身分布很广，因此其衰老变化对整个有机体功能的影响十分重要。

胶原纤维结构与自身聚集图

1. 电镜下胶原原纤维及其周期性横纹 2. 稀酸溶解原纤维可分解成可溶性原胶原蛋白亚单位，以箭头表示 3. 一个原胶原蛋白亚单位由三条多肽链扭绞组成4. 生理溶液中原胶原蛋白分子自身聚集成自然胶原纤维 5. 在血清糖蛋白溶液中，原胶原蛋白重新组成横纹周期长的纤维 6. 在ATP存在条件下，重新组成横纹周期短的原纤维