“黑寡妇”永不衰老的秘密
2021-01-13狒狒
狒狒
科学家们在寻找导致细胞死亡的基因时,发现了一种叫端粒的结构存在于染色体两端。端粒本身没有编码任何有功能的蛋白质,仅仅由一段短重复序列与端粒结合蛋白,像一顶高帽子一样置于染色体头上。由于染色体复制的时候,每次在末端都有一小段复制不到,所以每次复制端粒基因都会损失一段序列。因此细胞愈老,端粒长度愈短;细胞愈年轻,端粒愈长。于是,端粒就与细胞老化有了直接关系。一旦端粒的重复序列耗尽,就会损伤正常的DNA片段,积累损伤到一定程度后,细胞就会死亡。
那是否存在一种机制,可以通过延长端粒,进而延长细胞的寿命呢?答案是肯定的,早在1984年,分子生物学家就发现了端粒酶,它可以延长端粒的长度,奇特的是端粒酶在绝大多数人体细胞中并不起作用。很可能娜塔莎就是通过基因改造,使正常体细胞表达了有功能的端粒酶,从而使细胞永远充满活力。
提问:请大家推理一下,我们人体有哪些体细胞可以表达有功能的端粒酶?
为了保持身体的活力,人类必须通过消耗氧气、氧化有机物,来给身体供能。但在供能的过程中,有一部分氧气并没有按照正常的步骤进入三羧酸循环,而是变成了损害身体细胞的强氧化性物质——氧自由基。这种不稳定的自由基会对人体细胞造成不同程度的损害,其中最严重的当数对线粒体的损伤。细胞中的线粒体会产生90%以上的能量,负责每一个细胞的呼吸功能和正常运转。自由基会让线粒体的脂肪膜脂质和DNA过氧化,使线粒减缓甚至停止产生能量。在人类中,线粒体功能障碍可以驱动与年龄相关的疾病。
不过人体自有一套消除氧自由基的机制。细胞能够合成超氧化物歧化酶,这种酶可以专门中和氧自由基,修复损伤的结构,也可以合成一些还原性的小分子物质比如谷胱甘肽,辅酶Q10等,用来提供自由基所需的电子来中和自由基,从而阻止其进一步形成的连锁过程。在日常生活中,我们可以食用富含抗氧化物的食物和补充抗氧化剂来达到这个目的。
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许多植物食品中的天然成分都有助于清除自由基,最常見的就是维生素C,还有花椰菜中的萝卜硫素、茶中的多酚等。
在人体机能运行过程中,蛋白质的新陈代谢是必不可少的。但为了保护细胞的正常功能,新生蛋白质的同时会去除损坏或多余的蛋白质。诸多医学领域的研究已经发现,蛋白质的代谢能力会随着年龄推移而下降,这就导致了大量错误折叠的蛋白质在衰老细胞中的积累。现在已经发现一系列老年疾病,如白内障、阿尔茨海默氏病、帕金森病等患者的体细胞内,错误折叠的蛋白质比例明显提高,因此推测很可能是废料蛋白质导致了这些疾病,从而影响了整个机体的正常运转。
除此之外,在生物体的一生中,诱发和自发的突变会破坏细胞的基因和染色体,这种突变积累到一定程度会导致细胞功能下降。达到临界值后,细胞会发生程序性的死亡或者癌变。而体细胞突变会影响血液干细胞的功能,与白血病等病症存在关联,这些因素都可能与加速衰老有关。娜塔莎之所以能够在如此高龄还不得任何“老年病”,或许也是基因改造让她的身体保持着高效的新陈代谢,避免了细胞的癌变。
在日常生活中,阳光造成的光老化是皮肤衰老的主要原因。紫外线可以穿透到皮肤4~5mm深的位置,加速形成各种自由基,破坏胶原蛋白合成,导致皮肤细胞死亡,DNA损伤。最终引起皮肤过早衰老,出现皱纹、松弛,甚至升高皮肤癌风险。
除了阳光,如果我们摄入了过多的游离糖并且没有马上代谢,就会在体内积累。体内过多的游离糖会和真皮中的胶原蛋白发生一系列反应,使其溶解性下降。难溶解的胶原蛋白堆积,皮肤组织通透性下降,会造成细胞间营养及代谢物的交换障碍,最终导致皮肤弹性下降,出现松弛、皱纹、皮肤逐渐变黄。另外,糖化反应终产物的受体被激活后,会诱导机体产生大量的自由基,进一步给机体内的抗氧化系统增加负担,刺激黑色素生成,让皮肤组织进一步受到破坏。不过,抗糖不等于零糖,世界卫生组织建议每日游离糖的摄入量是25g。
①外源性衰老
主要指由紫外线辐射、吸烟、风吹、日晒及接触有害化学物质等环境因素导致的衰老。
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对人伤害最大的紫外线主要是UVA和UVB。UVA穿透力强,能深入真皮层,刺激黑色素增多,出现色斑皱纹;UVB能量高,会引起皮肤晒红晒伤,出现红斑疼痛等问题。
虽然我们还无法像“黑寡妇”一样做到基因改造,但现代科学的力量让我们懂得有效延缓机体衰老。平时保持良好的生活习惯,多吃水果和蔬菜,少吃高糖食物,避免阳光直射和暴晒,保证充足睡眠,合理运动,能让我们看起来更加年轻和充满活力。
一个彩蛋
水螅体内有大量的干细胞和少量的分化细胞执行生理功能,即使衰老,肢体末端也可以重新发育成一个新的个体,从而无限再生,长生不老。而它的英文名叫——“Hydra(九头蛇)”。