在一个细胞的生命期内，在细胞分化成熟以后，一方面细胞失去了分裂增殖的能力，一方面细胞的形态、结构和功能开始经历一系列的退行性变化，称为细胞衰老。

对机体内那些更新较快、寿命较短的细胞如血细胞、表皮细胞来说，分化成熟的细胞很快由衰老走向死亡。对于机体内基本不更新的细胞如骨细胞、神经细胞来说，它们在分化成熟后可以保持几乎与机体相同的寿命，在这一漫长的时期内，它们同样也经历着不断衰老的过程。比较特殊的是机体细胞间质内的一些后备细胞（又称待分化细胞、前体细胞、单能干细胞）如成纤维细胞、成肌细胞等，这些细胞在特定刺激下可以分裂分化为其他细胞，在体外培养情况下，它们在增殖的同时可以保持未分化的状态，但是，随着分裂次数的增多，他们实际上也在不断走向衰老，这不仅体现为各种退行性变化，更重要的是，体现为分裂一定次数后分裂能力的彻底丧失，分裂能力的丧失往往又称为复制性衰老，发生复制性衰老的细胞可以维持一段时间的活性，最终也走向退化、死亡。实际上，待分化细胞这种复制性衰老的特性为机体寿命的研究提供了良好模型。

（一）Hayflick界限

细胞，至少是培养的二倍体细胞，不是不死的，而是有一定的寿命；它们的增殖能力不是无限的，而是有一定的界限，这就是Hayflick界限。

癌细胞或培养的细胞系是不正常细胞，其染色体数目或形态已经不同于原先的细胞，往往不是二倍体细胞，或者是转化后的细胞。

一般而言，体外培养细胞的增殖能力与供体年龄有关。物种寿命与培养细胞寿命之间存在着一定的关系。体外培养细胞可传代数与细胞供体年龄呈负相关，如在体外条件下，取自人胚胎供体的成纤维细胞可传代40-60次，取自新生儿到青少年供体的成纤维细胞可传代20-40次，取自成年供体的成纤维细胞可传代10^-30次，取自老年供体的成纤维细胞则传代数次后即退化死亡；患有早老病（又称Werner综合征；为常染色体隐性遗传病，患者过早表现衰老外观及其他特征，如白发秃头、肌肉萎缩、肿瘤发生率高等，通常在20岁以前死亡）的儿童的成纤维细胞在体外传代只有2-10次。

二倍体细胞的衰老是由细胞本身决定的。决定细胞衰老的因素在细胞内部，而不是外部的环境，是细胞核而不是细胞质决定了细胞衰老。

总之，引起衰老的机制是非常复杂的。一般认为，细胞衰老至少与两个方面有关，其一是细胞损伤的累积，其二是衰老相关的基因。目前研究则显示衰老实际上是这两个方面综合作用的结果，由此形成了衰老的两大主流理论：损伤一应答理论和端粒理论。

（二）衰老的生物学意义

在机体内，细胞的衰老和死亡是常见的现象，甚至在个体发育的早期也会正常出现。

正常情况下终生保持分裂的细胞，其分裂能力是否随着有机体年龄的增高而下降？它们会不会衰老？结论是明显的，如衰老动物体内，细胞分裂速度显著减慢，其原因主要是G1期明显延长，衰老个体的体内环境因素影响了细胞的增殖和衰老。骨髓干细胞移植实验说明随着年龄的增加，干细胞增殖速度也趋缓慢。

（三）衰老细胞的结构变化

衰老细胞经常发生水分减少现象，结果使细胞收缩，体积缩小，失去正常的形状。衰老细胞内的蛋白质合成速度下降，原因可能与核糖体的功能下降及蛋白质合成有关成分如肽链延伸因子数量减少有关。细胞内功能性酶的含量逐渐减少或功能降低。衰老细胞内有一些代谢废物如脂褐素的堆积，随年龄增加而逐渐沉积在细胞内，在分裂不旺盛或不分裂的细胞如肝细胞、肌细胞、神经细胞中沉积最为明显。越是年老的细胞，脂褐素沉积量就越多。脂褐素的沉积严重影响细胞的代谢活动。

1．细胞膜的变化

衰老细胞膜的磷脂含量下降，使细胞膜中胆固醇与磷脂的比值随增龄而上升。但磷脂中不饱和脂肪酸含量及卵磷脂与鞘磷脂的比值却随增龄而下降。这些使得细胞膜的黏滞性增加，流动性降低。同时细胞膜脂质的过氧化也进一步降低了膜的流动性。

2．细胞核的变化

体外培养的二倍体细胞，细胞核随着细胞分裂次数的增加不断增大。细胞核的核膜内折、染色质固缩化，并随年龄增加而加剧。衰老细胞分裂时，发生染色体畸变的频率增加，如出现非整倍体、多倍体等。细胞核中DNA的含量也随衰老而下降，这可能是DNA断裂增加，断片丢失所致。

3．其他细胞器的变化

衰老的动物细胞内质网成分弥散性地分散于核周胞质中，粗面内质网的总量似乎是减少了，且排列散乱，膜腔膨胀扩大甚至崩解，其上的核糖体脱落，光面内质网呈空泡状。

细胞中线粒体的数量随龄减少，而其体积则随龄增大。线粒体体积肿胀，岭退化，有的出现许多大、小空泡，线粒体DNA及蛋白质的合成量减少。由于衰老细胞不如年轻细胞那样有较强的调节机制，可淘汰损伤的线粒体，因而在有些衰老细胞的线粒体中含有网状内含物、致密小体等结构。

衰老细胞高尔基复合体的数目增多，扁平膜囊肿胀，常伴有断裂崩解。溶酶体的数目与体积增加。衰老细胞细胞骨架成分一微丝的结构和成分也发生了变化，微丝装配受到影响，使得老年人中性粒细胞变形、运动的能力降低。

细胞内的生物膜系统也发生退行性变化，衰老的细胞，其膜流动性降低、韧性减小。衰老细胞间间隙连接和细胞膜内颗粒的分布也发生变化，形态异常。