衰老是指老年人的器官或细胞功能的逐渐衰退过程，在生理学机制上，即为年龄相关的内在生理功能下降，导致与年龄相关的死亡率的增加和年龄相关生殖再生率的下降。伴随着年龄的增长和衰老的进展，机体各器官的结构出现明显改变，功能出现明显降低，加上一些未显现的亚临床疾病，均使得老年人维持机体内稳态的储备力下降。

人体随时间推移逐渐发生细胞功能丧失，即细胞衰老。这个过程如突显在某个组织器官，则可引起这个组织和器官的衰老性疾病。与年龄相关的许多疾病，究其根源，大多是一类或一组细胞的损伤衰老。

衰老发生在几乎所有类型的细胞，包括生殖细胞系和干细胞，而不同类型的细胞衰老的特点和结果是不同的。

人体内的终末期分化细胞不再进行分裂和复制，如神经元、心肌细胞、骨骼肌细胞、脂肪细胞、骨细胞、组织巨噬细胞，所以终末分化细胞的衰老主要表现为细胞完全分化所获得特定功能的丧失，如神经传递、肌肉收缩、激素及细胞因子的分泌释放等，导致组织器官分化功能丧失引起的特殊疾病，如神经退行性疾病、肌肉萎缩、骨质疏松、糖尿病等。

有丝分裂细胞衰老通常分为两类，即复制性细胞衰老和非复制性细胞衰老（分别称为一型细胞衰老和二型细胞衰老）。前者主要由细胞复制压力导致染色体损伤反应、细胞复制障碍，引起细胞复制功能的丧失，从而导致具有再生能力的组织细胞减少、萎缩和损伤修复及再生功能障碍。后者主要由细胞生产、加工、运输及内环境稳定压力导致细胞器等重要膜性结构损伤、细胞代谢障碍引起细胞特殊分化后的动能丧失，如蛋白质折叠错误和内质网压力与脑衰老疾病密切相关。

复制性细胞衰老（一型细胞衰老）研究最多，主要由于细胞有丝分裂中细胞复制或增殖压力引起的DNA损伤反应等复制障碍，导致细胞周期阻滞，通常是由于CDK抑制因子增加导致的。复制性衰老的特殊形式是应激引起过早衰老。大量证据表明，细胞核内的端粒（染色体末端DNA）随着细胞分裂周期性、渐进性损耗，最后引起细胞复制性衰老。端粒双链和单链的DNA损伤分别招募和激活DNA损伤反应激酶ATM和ATR，激活CDK抑制因子，导致细胞周期的永久抑制。

研究证实，端粒的长度随年龄缩短，缩短的端粒与降低存活时间密切相关。通过检测端粒长度的变化来判断组织细胞复制性衰老的程度，已经逐渐被应用到人群中。但不同组织的端粒长度是否存在不同直到最近才有答案。研究显示，通过比较白细胞、骨骼肌细胞、皮肤细胞及皮下脂肪细胞的端粒长度发现，在87例19～77岁间不同年龄的人群中，虽然端粒在白细胞中最短而在骨骼肌细胞中最长，端粒缩短的速率在这4种组织中没有差别，这可能是由于在增殖（如血细胞和皮肤）和非增殖（如肌肉和脂肪）组织中端粒长度不同是在细胞增殖的生命早期阶段形成的，而成年后这些组织中的干细胞是以相似的速率进行复制的。近年来，统计学分析大量人血液白细胞端粒长度的研究发现，TERC和TERT基因的多样性与肿瘤和一些包括肺纤维化在内的衰老相关性疾病有关，遗传风险分析显示端粒缩短增加冠心病的风险。因而，端粒长度可能与上皮、内皮等有增殖能力的组织中细胞衰老以及有关疾病密切相关，而周围循环血细胞端粒的长度能反映这些有增殖能力的组织中细胞的端粒长度。

同时，端粒长度主要取决于端粒酶的活性。研究分析端粒酶TERT基因启动子结构发现，TERT基因启动子有低和高基因突变两类，9种TERT基因突变高发的肿瘤几乎全部与自我复制低的组织肿瘤有关，包括黑色素瘤、脂肉瘤、肝癌、尿道肿瘤、舌鳞状上皮癌、髓母细胞瘤及神经胶质瘤等。除了端粒酶基因外，其他端粒相关基因，包括NAF1、OBFC1和RTEL1，也和衰老相关疾病关系密切。

组织器官衰老的具体机制十分复杂，目前尚未形成完整的理论体系。近年来的研究表明，该过程可能与以下因素存在一定的关联性。

摄食、肥胖导致的衰老与肠道产生的能引起基因突变的DCA密切相关。过多的DCA引起肝脏星状细胞衰老，通过衰老相关分泌现象分泌炎症因子，导致肝衰老性损伤和癌症。动物实验研究发现，将年轻动物和年老动物的循环系统连接起来，年老动物骨骼肌和肝脏前体细胞得到明显改善，大脑中海马体的新细胞从少于400个增加至近1000个。进一步研究表明，衰老动物心肌肥厚也可以通过这种异时同生的技术注入年轻动物的血液循环4周后受到控制，表现为心肌细胞的缩小和分子水平的重塑，而这种作用与转化生长因子TGF-β家族中GDF11有关，但其中的具体分子生物学机制尚有待进一步探讨。

下丘脑分泌的GnRH对整个机体有抗衰老作用。GnRH注射治疗小鼠引起衰老减缓和神经细胞再生。研究显示，脑衰老可能是全身衰老控制中心，而小神经胶质细胞与神经元相互作用可能导致下丘脑炎症，通过IKK-β和NF-κB抑制下丘脑分泌GnRH，导致衰老。

通过降低 mTOR基因表达至正常的1/4，小鼠的平均寿命延长了20%，相当于将人类寿命延长了16年。这些沉默 mTOR基因表达小鼠与普通小鼠相比，外表并无更多差异，但对比发现： mTOR低表达小鼠在迷宫和平衡能力测试中普遍优于普通小鼠，表明它们与普通小鼠相比可能有更好的记忆力和平衡能力。此外，在肌肉力量上，沉默 mTOR基因表达小鼠也更胜一筹，但更为详细的研究发现，对该基因的干预所产生的延寿现象并没有影响到所有的组织和器官，如随着年龄的增长，这些小鼠会获得更好的记忆力和平衡能力，但是它们的骨骼却会变差得更快、其骨量会发生严重损失，并且更容易被感染，这提示它们的骨骼和免疫系统功能可能受损。大量研究发现， mTOR不仅介导胰岛素、生长因子、营养素的作用，参与对衰老、糖尿病、肥胖、肿瘤等衰老相关疾病的信号传导，还是免疫细胞增殖、发育、分化成熟及衰老的信号传导通路中发挥重要作用的分子。部分抑制 mTOR基因转录小鼠除体重较小外，B细胞和T细胞数量明显减少，记忆性T细胞数量明显减少，T细胞增殖和抗体产生都明显减少。此外， mTOR介导白细胞介素引起的Th细胞的发育、成熟和增殖。而对于调节性T细胞， mTOR则介导S1P1对Treg前体细胞成熟的抑制作用或瘦素对调节性T细胞增殖的抑制作用。

即自我吞噬作用，是存在于真核生物细胞中的一种高度保守的、维持细胞内环境自身稳定的重要保护性机制。自噬可以降解细胞中受损的大分子物质及细胞器，并可使之再循环成为细胞所需的能量及基本物质。研究发现，几乎在所有细胞及组织中，自噬水平的减低与生物体的衰老表型有着密切的联系，并会引起衰老相关疾病的进一步加重。

自噬作用可以使胞质中的物质循环利用，用来生物合成或产生能量，以维持内环境的稳态。越来越多的研究发现自噬在生物的生命活动中起着复杂的作用，除了能量限制外还有很多种干预手段可以启动自噬，另外自噬过程中自噬体所吞噬的物质是有选择性的。第一个被确认的自噬相关基因是ATG1，这个基因可以编码蛋白激酶复合物中的催化亚基从而激活自噬。在哺乳动物中，ATG1的同源体分别为ULK1和ULK2。近期研究表明，在哺乳动物中能量缺乏可以通过激活AMPK而直接使ULK1磷酸化，从而激活自噬。

研究报道，ATG蛋白质类或其他自噬相关蛋白例如Sirtuin1在衰老组织中的表达降低，并且随着衰老的进展自噬作用逐渐减退。如正常老年人的脑组织中ATG5、ATG7和Beclin1的表达减少，而在有胰岛素抵抗和代谢综合征的老年人脑组织的Sirtuin1的表达减少。

研究也证实，AMPK、 mTOR在自噬与衰老中都起着关键的作用，这两种分子物质使得自噬功能与衰老的调控发生了一系列密切的关系，而且在一些研究中也已经表明，增强自噬可以延缓衰老及增长寿命，但其中的机制尚未完全清楚，进一步弄清这些机制对明确自噬与衰老的关系，寻找新的干预靶点，从而达到延缓衰老及预防衰老相关疾病的发生有着重要的意义。

目前心肌细胞老化的分子生物学机制尚未完全阐明，主要有线粒体假说、氧化损伤假说、细胞凋亡假说、线粒体DNA突变假说等。心肌细胞老化是心脏疾病发生的重要危险因素，其中左心室肥厚、心力衰竭、心房纤颤被称为“心脏疾病三部曲”，其发生率随着年龄增长急剧增加。

随着老龄化的进程，心血管系统可出现一系列生理及病理性改变。从30岁至70岁，心室壁减少约35%的心肌细胞，而毛细血管的密度随着年龄增长而不断降低，这将导致缺血性损伤。余下的心肌细胞代偿肥大，间质结缔组织基质增多，胶原增多，甚至发生淀粉样变，心脏硬度增加，顺应性下降，心肌收缩力减弱，心排血量降低，易发生低血压。静息状态下，健康老年人左心室的收缩功能以及射血分数、心排血量和心搏量，并未见明显的改变，而运动时心排血量大概每10年下降1.2L/min，这可能与应激时心肌的变时性和变力性减弱、心脏后负荷增加、主动脉顺应性下降和左心室壁压力增加等因素相关。与收缩功能相比，老年人往往在静息状态下即存在舒张功能的损害，根据Frank-Starling定律，这需要更大的充盈压来代偿。肌细胞排列紊乱、电活动不同步、钙转运异常等，可进一步影响了舒张期的顺应性和充盈参数。随着年龄的变化，心脏舒张功能可因并存的结构改变而进一步损害，如二尖瓣或主动脉瓣疾病、高血压、房性心律失常或老年淀粉样变性，以上均可影响血流动力学状态。

衰老导致的血管内皮细胞功能的改变，常与高血压、高胆固醇血症以及动脉硬化对内皮功能的影响并存。老年人的动脉内膜增厚，中膜平滑肌增长、胶原纤维增加，粥样硬化和钙在弹力层的沉积，造成大动脉扩张而扭曲，小动脉管腔变小及血管舒张功能减退，从而外周血管阻力明显升高，易引起心、脑、肝、肾等器官灌注减少。同时，主动脉瓣膜钙化及狭窄在老年人中发生率也较高，血压升高加重了心脏负荷，左心室肥厚妨碍了舒张期心室充盈，使得在应激情况下心脏每搏输出量的增加受到限制。

随着年龄增加，细胞凋亡、胶原和脂肪组织的沉积增加，心脏窦房结活力降低，心脏传导纤维也不断丧失。从60岁开始，窦房结起搏细胞的数量显著减少，纤维增多。在75岁，只有年轻成人10%的起搏细胞存在。房室结、房室束和束支都出现不同程度的纤维化，部分发生钙化，可导致心脏传导功能障碍。一般而言，健康人在90岁之前，最高心率随年龄而下降，每年每分钟约下降1次。老年人的心电图也常见P-R和Q-T间期、QRS波时间延长、束支阻滞以及T波低平等改变。研究也证实，心房纤颤（简称房颤）发生率在50～80岁随年龄递增，房性和室性期前收缩的发生也呈增长趋势。此外，衰老的心肌细胞对肾上腺素刺激的反应也呈逐年下降趋势。肾上腺素对心率、心肌收缩速率、血管张力等作用，随着年龄增长而明显下降。

整个呼吸系统也随年龄增加逐渐出现老化现象，主要表现为：

1.气道黏膜及腺体萎缩，对气流的过滤和加温功能减退或丧失，使整体气道防御功能下降，易于引起上呼吸道感染。

2.气道的弹性组织和平滑肌减少，纤维组织增生，支气管软骨钙化、变硬，管腔出现不同程度的扩张。

3.小气道杯状细胞数量增多，分泌亢进且不易咳出，气流阻力增加，易导致呼气性呼吸困难和感染，严重者可使小气道闭合或萎陷。

4.肺泡壁变薄，肺泡腔增大，弹性纤维断裂，肺组织重量减轻，加上老年人呼吸肌常发生萎缩，肺弹性回缩力降低，导致肺活量降低，残气量增多。

5.老年人咳嗽反射及气道纤毛运动功能退化，使滞留在肺的分泌物或异物不易排出，易发生感染。

6.老年人的化学感受器敏感性降低，对低氧、高碳酸血症的通气反应显著减退。临床上，老年人的动脉血氧分压随年龄增大逐渐降低[PaO ₂＝（100－岁数/3）mmHg]。

因而，呼吸系统疾病是老年人十分常见的疾病，也是造成老年患者死亡的重要病因，如慢性阻塞性肺疾病、肺结核、下呼吸道感染、肺癌等。此外，老年患者的慢性呼吸系统疾病急性加重时，可迅速进展为呼吸衰竭。

随着年龄增加，肾组织结构及其功能均发生明显变化。研究显示，人体从40岁开始肾血流量出现进行性下降，大约每10年下降10%，90岁老年人肾血流量仅为年轻人的50%。随着年龄的增加，老年人健存的有功能肾小球数目逐渐减少，而系膜成分相对增多，基底膜增厚，小动脉玻璃样变性，形成局灶型肾小球硬化。据统计，30～50岁之间，发生硬化或玻璃样变的肾小球数目仅上升1%～2%，而外表健康的80岁老年人，发生硬化或玻璃样变的肾小球数目可高达30%，Ccr降至年轻人的1/3左右。同时，高血压、糖尿病等常见老年疾病也可加快肾小球及肾动脉硬化进程。此外，老年人膀胱颈部挛缩、膀胱括约肌硬化、前列腺增生等，导致残尿量增多、尿频、尿急、夜尿增多等情况，且易并发急性尿潴留和尿路感染。

老年人的消化系统变化特点，主要有以下几个方面：

1.老年人食管肌肉萎缩、收缩力减弱、吞咽功能欠佳、贲门括约肌松弛、食管排空延迟、食管扩张和无推动力的收缩增加。

2.随着年龄的增大，胃部供血动脉硬化、血流减少，胃黏膜及腺细胞萎缩、退化，主细胞和壁细胞减少、胃液分泌减少、胃黏液-碳酸氢盐屏障形成障碍，致使胃黏膜被胃酸和胃蛋白酶破坏，易出现胃黏膜糜烂、溃疡、出血等情况。

3.随着年龄的增大，胃泌素释放减少，降低了胃酸和胃蛋白酶的消化和灭菌作用。

4.老年人胃黏膜壁细胞分泌内因子的功能部分或全部丧失，胃肠道吸收VitB ₁₂的能力明显降低，易发生巨幼红细胞性贫血和造血障碍。

5.由于老年人胃肠道黏膜萎缩和消化腺分泌功能降低、消化能力减弱，影响碳水化合物、蛋白、脂肪、矿物质和维生素等营养要素的吸收，易发生营养不良及相关疾病，如缺铁性贫血、骨质疏松。

6.老年人胃肠道平滑肌张力不足、蠕动减弱、食物排空速度减慢，故常发生便秘。

7.老年人肝脏体积变小，肝细胞部分变性和数量减少，纤维结缔组织增加，肝功能也发生减退，合成蛋白能力和解毒能力均有所下降，易引起药物性肝损害。

8.老年人与药物代谢密切相关的肝微粒体酶系活力下降，且对诱导反应减弱。

随着年龄的增加，老年人神经系统的退行性变化可能是最为明显的，也是对生活质量影响最大的。一般认为，人出生后中枢神经细胞即停止分裂，自20岁开始，每年即开始少量丧失，60岁时大脑皮质神经细胞数减少20%～25%，小脑皮质神经细胞数减少25%，70岁以上老人中枢神经细胞总数减少可达45%。因而，老年人中枢神经系统发生不同程度的萎缩，其中以额颞叶为甚，脑室扩大，脑膜增厚，脂褐素沉积增多，神经纤维髓鞘减少或消失，可出现神经纤维缠结、神经炎斑及颗粒空泡变性等。此外，老年人脑动脉硬化，血循环阻力增大，脑供血减少可致脑缺血性改变。据统计，约半数65岁以上的正常老人的脑部都可发现缺血性病灶。

对于老年人，中枢神经系统中神经递质的合成和释放能力皆有所下降，导致记忆力下降（尤其是近事记忆下降明显）、智力减退、注意力不集中、睡眠不佳、精神性格改变、动作障碍、认知功能障碍等一系列临床症状或体征。同时，中枢神经突触数量减少或发生退行性变，神经传导速度明显减慢，导致老年人对外界刺激反应迟缓，动作协调能力下降，如本体觉、触觉、视觉、听觉、味觉、嗅觉等敏锐性均下降。

对于老年人，其内分泌系统主要表现为功能减退，具体如下：下丘脑-腺垂体-性腺（睾丸、卵巢）系统的活动减弱，甲状腺和甲状旁腺功能均降低，肾上腺皮质功能下降，胰岛素分泌减少、对胰岛素敏感性降低和葡萄糖耐量减低，性激素分泌减少等。此外，老年人的机体水分含量较年轻人有所减少，特别是细胞内液占体重的比例明显下降

骨质疏松，骨小梁减少，骨密度变薄，力学强度下降，易发生骨折，以女性为甚；并伴有关节软骨和椎间盘变性。

皱纹增多，这是由于皮肤胶原纤维、弹性纤维萎缩，皮下脂肪减少，肌肉萎缩致使皮肤松弛所致；皮肤干燥，易发生瘙痒症，这往往是汗腺功能衰退所致；老年色素斑常见于日光照射的暴露部位，而老年性白斑多见于衣物覆盖部位；毛发减少变白，指甲变脆。

随着老龄化，自身免疫性疾病的发生概率增加，女性明显高于男性。此外，老年人免疫功能降低，易患感染性疾病，尤其易患严重细菌感染性疾病，且常见多种细菌混合感染。

由于心理功能的物质基础是大脑，随着大脑结构和生理功能的逐渐退化，社会阅历的增加及社会地位和角色的变化，老年人的心理功能也会出现相应的老化现象，有其独特的心理特征。首先，在老年人的生活中，社会应激事件是较为普遍的，在面对这些应激时，如面临亲朋好友的生离死别、长期对患病配偶的担心等，老年人的情绪极易出现波动和较难进行适当的调整，往往使他们情绪低落，对生活失去兴趣，加之体弱多病、离退休生活习惯突然改变等因素的影响，都可使其产生悲伤、自卑、无用、老朽等负性情绪，从而患上抑郁症或焦虑症，万念俱灰，甚至产生自杀的念头。其次，老年人性格易发生改变。人到老年，心理活动由“外向型”逐渐向“内向型”转变，对新鲜事物不敏感或不能接受，想象力衰退，而留恋往事、固守成规、自我封闭等，可以一改既往性格，与年轻时判若两人，这主要与大脑皮质额叶先行退化有关。最后，老年人的行为习惯可发生较大的改变。部分老年人会出现一些如儿童的行为，即所谓的“返老还童”现象，这是由于大脑皮质的先行衰老，受皮质控制的皮质下中枢的本能活动占据优势所致。