探寻衰老的奥秘

2017-07-31黄艳平

魅力中国 2017年16期

关键词：探寻长生

黄艳平

摘要：自古以来，延缓衰老就是人类最关注的一个话题。随着现代生命科学的发展，已成为近年来的研究热点。本文介绍了衰老的研究及相关理论，从细胞和分子水平介绍了引起衰老的相关机制，并通过最前沿的研究成果介绍了目前抗衰老的研究进展。

关键词：衰老；长生；探寻

长生不老是人类梦寐以求的千古愿望，炼仙丹，求仙药，浴童血的故事传说更是表达了自古以来人们对长生不老的神往和探索。随着现代医学和生命科学的发展，人们对于衰老逐渐有了深入的科学认识，也为预防和治疗衰老相关疾病，主动干预衰老进程提供科学依据。

一、衰老的定义

衰老是指随着年龄增长，生命有机体的形态、结构和功能发生退行性变化的过程。衰老是我们每个人都无法逃脱的自然规律，是非常复杂的生物学过程，表现为组织、器官的功能性衰退以及衰老相关疾病风险的增加。衰老生物学理论主要被归为两类，即程序化理论（programmed theories）和损伤理论（damageor error theories）。程序化理论认为，一个物种衰老的机率，可以通过他的基因预测。基因决定了细胞能活多久。当细胞死亡，器官功能开始失常，最终将不能维持生命所必需的生物学功能。程序性衰老有助于保存物种；衰老成员按一定比率死亡，这就留下一定空间给年轻的成员。损伤理论则认为细胞的衰老是细胞内发生化学反应过程中有害物质堆积的结果。在这些化学反应中，产生称之为自由基的毒素。自由基最终损伤细胞，引起个体衰老。伴随着衰老，损伤越来越多，许多细胞不能正常行使功能或者死亡。当这些现象发生时，可能引起机体死亡。不同的物种以不同的机率衰老，主要取决于细胞如何产生自由基以及对自由基如何产生反应。

二、细胞衰老

细胞是构成生命体的基本结构和功能单位，例如我们人体是由200多种，约1014个细胞组成。那么机体的衰老首先源于细胞的衰老。每天我们身体内有大量的细胞死亡，然后有大量的细胞通过分裂来补充损失的细胞，行使相应的功能。那么细胞本身有分裂期限么？美国生物学家Leonard Hayflick在1961年首次证实了体外培养的人成纤维细胞（人组织中最常见的一种细胞类型）的分裂次数是有限的，大概在50代次左右，细胞分裂的极限称为“Hayflick极限”，此概念的提出奠定了细胞复制性衰老的理论基石。研究发现衰老细胞主要从三个途径来引起机体的衰老：

首先，衰老细胞本身因有害代谢产物积累和相关稳态变化不能行使其正常的生理功能，进而导致由其构成的整体组织类型以及器官的功能衰退，从而使个体表现出衰老特征。

其次，衰老细胞的死亡引起免疫相关因子的反应，或者自身分泌的一些相关炎症因子，会影响其周围细胞的正常生理功能，甚至引发基因组不稳定发生癌变，从而引起整个组织和器官水平的功能紊乱。

另外，在成体内存在的一类功能性细胞的源头细胞，称为干细胞。他们可以通过自身的增殖维持细胞的自我更新，一方面通过分化产生功能性细胞补充耗竭的成体细胞行使功能。但本身成体干细胞无法实现无限自我更新，所以也会随着分裂干细胞本身会衰老耗竭，最终无法提供足够的功能性细胞，导致整体水平的组织器官出现异常的生理表现，导致病变。

细胞衰老从分子生物学层面讲被认为由两个机制决定，一个是累积的DNA损伤，另一个是端粒的进行性缩短。

三、DNA损伤与细胞衰老

在细胞的生长过程中，细胞基因组不可避免地受到各种外源或内源DNA损伤因素的作用，不断有自发的DNA损伤产生，同时被细胞识别并予以修复，以维持细胞正常功能；正常的DNA损伤监测及修复网络可调控严重损伤的细胞进入凋亡，调控自然衰变的细胞进入衰老；细胞中DNA损伤监测及修复相关机制退化，会导致细胞中残留DNA突变的积累，进而加速细胞的衰老。这种DNA损伤监测及修复相关的通路异常往往会导致癌症的发生。

引起DNA损伤的因素有多种，其中比较常见的一种是生物体内部自由基的侵袭。自由基，化学上也称为“游离基”，是指化合物的分子在光热等外界条件下，共价键发生均裂而形成的具有不成对电子的原子或基团。自由基数量轻微增长可增加机体抗氧化剂系统活力，增强预防机体损伤能力；但当机体中的自由基超过一定数量时，会攻击细胞膜，甚至改变DNA碱基的修饰以及引起DNA链断裂，从而导致DNA损伤。

四、端粒与细胞衰老

端粒位于真核细胞线性染色体末端，是具有高度保守的重复核苷酸序列，对染色体具有保护功能，在维持染色体的稳定性和基因的完整性上有重要作用。人类端粒DNA总长度约为2～15Kb，由基本序列单元_（TTAGGG）_反复串联而成。端粒在细胞的每一次分裂过程中都会失去几十个基本序列单元，当端粒缩短到一定程度时，即在端粒长度缩短到可能造成基因损伤前，细胞自身的检测系统被激活，启动终止细胞分裂的信号，细胞进入死亡程序。

当端粒缩短到一定程度，端粒酶和端粒相关蛋白能够催化端粒DNA合成，维持端粒长度的平衡。研究发现少量的细胞能够激活端粒酶发生逃逸，成为永生化的肿瘤细胞。

五、抗衰老研究进展

那么基于对衰老越来越深入的研究和认识，科学家找了许多可能延缓衰老的策略。

最近研究表明直接清除掉体内衰老细胞可以延缓衰老。特异清除小鼠体内的衰老细胞后，可以显著延缓动物的衰老。该研究更是被全球知名科学杂志《Science》评选出的年度十大科学突破，足见其巨大的影响力和潜在的应用价值。

采用抗炎药物可以抵抗细胞衰老引起的炎症反应从而延长寿命。研究发现，经典的抗炎药物阿司匹林可以显著延长线虫寿命延长21-23%，并可显著改善衰老引发的小鼠主动脉血管内皮功能紊乱。

通过替换或补充新的干细胞或功能性细胞可以治疗因细胞衰老引起的疾病。如最近报道中国科学家正运用干细胞治疗神经退行性疾病帕金森病的研究。

通过生物技术手段延长个体端粒可以延缓衰老。研究发现，通过激活年老小鼠體内端粒酶的表达延长已经缩短的端粒，能有效增强小鼠细胞的增殖能力，改善衰老表型，甚至使部分雄性老年鼠恢复了生殖能力。

从我们自身来讲，合理的饮食，科学的运动以及保持良好的心态是最有效的延缓衰老的方法。

参考文献：

[1]罗瑛，隋建丽，铁轶.DNA损伤监测及修复相关酶与细胞衰老[J].生物化学与生物物理进展，2001，（01）：37-39

[2]樊岫珊.羟基自由基诱导DNA损伤机理研究进展[J].生物学杂志，2017，（01）：80-84

[3]陈雪冬，张志勇，农清清.端粒、端粒酶与衰老[J].应用预防医学，2009，（01）：57-59