结构生物化学/衰老与细胞代谢史
衰老是指机体在其一生中积累了一定量的损伤。由此产生的损伤最终会影响机体的整体生存和状态。随着机体衰老，“其产出物的降解导致功能衰退，最终因衰老而死亡”（1）。这种产出物的降解与细胞代谢史有关，而细胞代谢史会影响细胞功能。
衰老的概念导致了人们普遍接受的观点，即衰老是由于机体在其一生中积累的损伤导致其无法保护、维持和修复自身。目前正在进行的实验试图确定与衰老相关的哪种损伤会导致机体功能丧失。这很困难，因为与损伤相关的许多因素在不同的模型和个体之间会发生变化，例如损伤程度、组织类型、年龄，以及所讨论的机体的类型。首先，机体为了生存到底需要做些什么？首先，机体必须能够找到食物、住所，并抵御感染或捕食者。机体必须能够避免死亡。即使这些因素都被消除，死亡和功能丧失仍然会随着年龄的增长而发生。然而，并没有进化出导致死亡的基因。衰老的机体被认为会降低个体在下一代中的遗传贡献。换句话说，这不利于机体。
在 Murphy 的论文“衰老的控制理论”中，他指出“基因组及其表达方式限制了死亡率和寿命。”然而，这个观点仍然存在一个问题，因为即使是基因相似的机体，其寿命在所有机体中也存在差异。结论是，确实是由遗传决定、环境变化以及机体生活中发生的其它事件的组合导致了机体在上述因素能够影响的年龄死亡。
一个障碍涉及影响许多功能的突变和环境干预，这使得难以确定衰老的原因。如前所述，机体死亡的原因可能有很多。重要的是要注意，必须观察所有可能的生化和生理实体，并分别观察每个实体。这将有助于缩小导致衰老的原因范围。
层次结构的最高级别是机体的功能以及一组参与彼此之间以及与周围环境相互作用的生理系统。每个系统都以某种方式通过输入和输出与彼此以及环境相互作用。
在上图中，为了简单起见，相互作用的生理系统显示为两个独立的系统。它们受来自环境和其它系统的输入的影响。例如，随着机体衰老，其各个系统的输出随着时间的推移而减少，导致机体死亡率增加。机体的损伤也会导致功能障碍，从而导致不适当的系统输出。
一般来说，机体内的系统通常会随着衰老而衰退。然而，很明显不同物种的死亡率并不相同。一个理论涉及自然选择，自然选择可能会影响机体的衰老过程。机体的存活世代可以表现出可以通过进化保留的特征。这暗示了不同机体（从果蝇、小鼠、酵母到蠕虫）可能存在类似的衰老过程。然而，生物年龄并不可靠，因为它在不同物种之间也存在差异。衰老的其它方面可能是器官特异性的，并表现为皮肤衰老的出现。对于一个独立的系统，很难确定是缺陷的输入的影响还是该系统本身的内在损伤导致了细胞功能障碍。所有上述内容都说明了为什么科学家很难确定导致机体衰老和最终死亡的原因是所有生理系统的衰退还是仅仅是其中一个系统的衰退。
细胞可以经历许多变化，但影响生理系统功能输出的变化会影响衰老。系统功能障碍是由于细胞数量及其输出减少造成的。根据 Murphy 的说法，“细胞的变化是由其代谢史引起的，并且是由于非特异性损伤以及信号通路和基因表达的变化造成的。这些变化反过来会导致细胞功能和细胞数量的影响。”随着机体衰老，组织会经历许多变化。衰老会导致细胞数量发生变化。细胞数量的下降会导致维持细胞的机制中断。
在某些有丝分裂组织中，可以从其它分化细胞中补充丢失的细胞。但随着机体衰老，哺乳动物干细胞在补充丢失的细胞方面的效率越来越低。为了确定生理系统是否因细胞数量下降而受损，记录系统受损之前和之后发生的细胞丢失或增加至关重要。细胞功能下降的一个例子包括神经元中的突触传递和肌肉骨骼运动单位的收缩。在哺乳动物中，研究表明，随着年龄的增长，运动和神经功能会下降，这是由于突触连接和传导数量减少造成的。
现在我们来看看单个细胞，其中细胞功能障碍和死亡是细胞代谢史的属性。这些属性会影响系统功能，从而影响机体的死亡率。细胞的初始状态是由于其基因组造成的，这导致了发育史、细胞在机体中所占据的物理位置以及影响基因组表达的表观遗传因素。
细胞代谢史会导致 DNA 序列发生变化，这反过来会影响基因表达。这也影响着细胞在其一生中的增殖、功能障碍和死亡。
所有这些主题都彼此相关，也与衰老过程相关。系统的功能障碍是由于细胞数量及其功能的变化造成的。导致细胞数量和功能发生变化的原因是细胞的代谢史，其中主要包括非特异性损伤以及基因表达的变化。这些代谢史变化的结果是细胞数量和功能的变化。影响衰老的细胞代谢史的重要贡献因素是非特异性损伤以及基因表达和信号通路的变化。
对机体造成的不同类型的非特异性损伤会导致细胞功能丧失和功能障碍。一些损伤包括氧化损伤、辐射或化学反应。随着时间的推移，非特异性损伤最终会导致分子损伤和阻碍。细胞尽其所能生存并保护自己免受损伤。在能够修复错误折叠的蛋白质的情况下，细胞会启动损伤修复，但诸如 DNA 突变的修复之类的损伤无法解决。这种不可逆转的非特异性损伤会严重损害细胞及其功能。由此产生的问题是，对细胞造成的损伤是否会足够影响系统的输出而导致衰老。
关于非特异性损伤，它会影响细胞的基因表达和细胞信号传导。受非特异性损伤影响的基因表达内容也会影响系统的输出，从而影响正常衰老过程中的死亡率。有证据表明，在正常衰老过程中，基因表达会发生大量变化，但它们对衰老过程的贡献在不同的系统以及整个机体中会有所不同。
代谢控制分析 (MCA) - 一种实验方法，用于了解控制如何在代谢途径和网络中分布
为了确定衰老过程涉及的内容，必须对所分析的系统和观察到的可测量变量进行设定限制。一旦这些因素被定义和限制，就可以对所讨论的生理系统进行测试和操作，以便观察到所述变量与其控制的步骤之间的关系。在该MCA实验中，还将确定变量控制的程度。通过使用MCA，人们已经开发出强大的数学形式化方法，以便观察整个系统以及以下内容：定量地确定控制程度，揭示所有控制步骤，以及控制步骤的影响。虽然已经表明，生化途径和机制的极端和较大变化可以增加或减少寿命，但没有足够的证据表明它们会影响正常衰老。与代谢途径和衰老进行比较，MCA可以告诉一个人控制系统中特定过程的步骤的重要信息。
MCA过程及其应用于系统需要以特定方式进行，以便获得结果。由于主题是生物体的衰老，这需要与生物体衰老相关的死亡率读数。正如上一节所述，可以对系统因素进行微小改变，并通过利用数学，可以获得可量化的结果。需要测量死亡率读数，以响应对系统进行的微小改变。回想一下，这些因素的变化是由于人们认为它可能控制衰老。为了使一个因素影响衰老，它必须改变相应的死亡率和对衰老的贡献。MCA实验是在从苍蝇到老鼠的各种动物群体中进行的。然后可以测量死亡率读数，并进行比较，以查看物种之间是否存在相似性。
总的来说，MCA方法的发展极大地提高了对影响和影响正常衰老过程的因素的理解程度。MCA方法应该与测试衰老的实验模型一起应用，因为它将使我们能够解决影响衰老的可能因素。
- Murphy, Michael P. 和 Partridge, Linda. “关于衰老的控制理论。” ["http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18318658"], '生物化学年度评论', 2008年。