狗狗实验揭示长寿秘密
2022-04-09
如果有人告诉你,只要吃药打针就能多活20年,而且是健康的20年,你会是什么反应?你可能会难以置信。在过去的几十年里,让人类多活20年的研究一直在进行着,这类研究包括:是什么在驱动衰老机制?在我们的体内究竟发生了什么才导致衰老?
如今科学家另辟蹊径:衰老科学的新一轮研究对象不是人类自身,而是人类最亲密的伙伴——狗。
大多数狗的寿命只有8~12年, 狗的衰老速度比人类快7~10倍
利用动物研究人类自身疾病的想法并不新鲜,现代人类医学的大厦在很大程度上是建立在动物实验基础上的,特别是让老鼠患上人类疾病以测试治疗方法的一些实验。虽然这些实验为人类战胜疾病提供了很多帮助,但老鼠和人类之间在生理上和基因上的差异都太大,大多数采用实验鼠进行的药物实验结果都无法用于人类身上。猴子和黑猩猩实验可以弥补这一不足,但是它们与人类同为灵长类动物,在伦理上让我们难以接受。
因此,狗狗开始进入研究人员视线。几年前,有治疗癌症的医生突然想到,为何不用家养狗作为老鼠研究和人体实验之间的过渡呢?
狗成为衰老研究实验对象的重要原因之一,是它们丰富的多样性。人类驯养的狗是在大约1.5万年前从欧亚大陆的灰狼进化而来的。人类对它们进行了选择性繁殖,让它们成为地球上最具多样性的哺乳动物物种之一。在体形、皮毛颜色和行为方面,狗是品种差异性最大的哺乳动物。在所患疾病方面,狗也表现出极为丰富的多样性。例如,它们中有长寿品种,也有短寿品种;有些品种会得心脏病却永远不会得癌症,有些品种会得癌症却永远不会患上心脏病。英国育犬协会认定的犬类品种多达218个。多样性的犬类品种为研究人类衰老现象提供了多样性的样本。
大多数狗的寿命只有8~12年,狗的衰老速度比人类快7~10倍。与人相比,狗身上的一切都会加速,如果环境中有什么东西(如内分泌干扰物之类)会增加患病的风险,那么,在人类身上可能需要30年时间才能产生和发现这种影响,而在狗身上可能只需要3~4年时间。因此,狗狗实验可以给科学家提供一个观察衰老过程的加速视角,可以用比人体实验短得多的时间来揭开衰老的秘密。
有研究者认为,决定人类长寿的三个要素是基因、环境和生活方式,而狗在这三个方面都与人类有很大的相似性。
多样性的犬类品种为研究人类衰老现象提供了多样性的样本
先说基因。在DNA水平上,犬科动物与人类有许多相似之处。人类基因组的许多区域与狗的基因组相似。发表在2007年《科学》期刊上的一项对143个品种狗基因的研究表明,狗的体形大小的差异约有50%与一种被称为IGF1的基因有关,而科学家在人类细胞中也发现了IGF1基因的存在。科学家还发现了另一个有趣的事实:大象等大型动物往往比一些较小的动物(如老鼠)活得更长。但大型犬种却比小型犬种寿命短,其原因是IGF1基因吗?这也是狗狗实验正在寻找的答案之一。
环境也是决定人类健康的关键因素之一。狗狗与人类共享家园,它们的生活环境与人类是一样的。但是,人类不像狗那样与环境有更多的直接接触。我们平时喝的水可能都是烧开的水或瓶装水,不会直接喝地上或沟渠的水,也不会像狗狗那样将鼻子紧贴地面或嗅闻对方。可以说,狗狗是探索环境因素对衰老影响的“前沿哨兵”。
在生活方式上,狗狗比其他动物更多地保持了与人类的一致性。这也决定了狗的衰老过程与人类有许多共同之处。宠物狗与人类一样,随着年龄增长,也会出现机体功能衰退和患上与年龄相关的疾病。狗也会患上和我们一样的许多疾病,如癌症、肾病和肠道疾病。通过了解狗的衰老和疾病,可以更好地理解人类自身衰老之谜,了解到的许多知识可直接用于促进人类健康长寿。另外,在医疗保健条件上,狗狗仅次于人类。兽医通常会保存家犬的详细医疗记录。狗主人也经常会给他们的宠物狗用药,它们对药物试验的反应可能比人体试验更好。
總之,狗狗与人类生活在同一个环境中,它们的衰老方式也与人类相似,因此,它们是抗衰老研究的绝佳实验对象。
美国一项名为“狗老龄化”的项目研究的是狗的衰老过程,但真正的目的是更多地了解人类如何衰老,以及如何减缓甚至逆转衰老。
在该项目中,研究人员招募了10万只狗作为实验的候选对象,其中有年轻的和年老的,主人家境有富的和穷的,有城里的和农村的,还有胖的和瘦的……最后研究人员在这些候选者中筛选出1万只,再花数年时间对其进行多方面的健康调查和追踪研究,研究内容包括“为什么其中一些实验对象衰老得更慢一些?”“药物是否能延长寿命?”等。
研究人员将这些狗带到外面散步,收集它们的毛发、血液、粪便和其他样本,以更多地了解狗的微生物群(它们的体内微生物群与人类的也很相似),以探索微生物群在衰老过程中扮演的角色。他们根据参与研究的方式将狗分成不同的组,狗的主人要根据要求填写这些狗的健康和生活体验调查问卷。狗的主人愿意照顾自己生病的狗,同意对其进行实验性治疗。例如,治疗淋巴癌的药物依鲁替尼在宠物狗身上进行了成功的测试,并于2013年获得美国食品药品管理局的批准,部分原因正是因为这些实验。
狗的主人愿意照顾自己生病的狗,同意对其进行实验性治疗
研究人员还将对参与实验的所有狗展开终生跟踪调查,并对其进行基因组测序。其中的约1000只狗分成几个“生物组”,如DNA修饰表观基因组、体内微生物群组和产生分子代谢物的代谢组等。分组研究的首要目标是了解决定狗的健康状况的生物学因素和环境因素是哪些,因为正是这些因素在决定着狗究竟是健康变老还是非健康衰老。
接下来,还有一项针对有延寿潜力的一种药物——雷帕霉素的试验。雷帕霉素通常在移植手术中用于抑制免疫系统,让身体不排斥外来器官移植。而动物实验则多次证明,雷帕霉素还有一个意外的作用:延缓衰老,延长寿命。
参与药物试验的500只狗将接受药物和安慰剂对照临床试验,并接受定期检查,看雷帕霉素对它们会产生什么影响。研究小组招募7岁以上的健康中年狗,给其中一半服用小剂量雷帕霉素,每周三次,为期三年,其余的则服用安慰剂。研究人员将在10年时间里密切关注和监控这些狗,看雷帕霉素是否会影响寿命,以及是否会影响与年龄有关疾病的发生。
雷帕霉素对狗的寿命能有多大程度的延长,目前还不得而知。但在一个被广泛引用的老鼠实验中,给老鼠喂食小剂量的雷帕霉素三个月,然后停药,这些老鼠比未喂食雷帕霉素的老鼠平均多活了两个月,对于老鼠寿命来说这已经很了不起了。有些服用雷帕霉素的老鼠甚至活得更长,其中寿命最长的一只老鼠活了3年零8个月,其寿命相当于人类年龄的140岁左右。根据这一结果,以7岁的狗为例,其预期寿命可延长3~4年,相当于一个50岁的人类女性增加20年左右的寿命。
也许有人会问:那为什么不采用雷帕霉素为人类延寿?事实上,要确认某种药物为有效的长寿药,必须经过临床试验。如果在人类身上进行类似前述的老鼠实验,必须招募一组60岁的人,给其中一半人注射雷帕霉素9年,可能要等几十年才能看到最终结果。在人身上进行临床试验所需时间太长了,这也正是“狗老龄化”实验的意义所在。在狗身上一切都发生得更快,我们可以在短短几年内了解到很多东西。
对狗进行药物和安慰剂对照临床试验
在一项针对24只中年狗的小规模实验中,让实验狗服用雷帕霉素或安慰剂10周后,对它们进行包括血液和尿液测试以及超声波心电图检查等的全面身体检查。这种短时间小规模的实验虽不足以看到对延长寿命产生的影响,但可以发现对健康的改善。例如,随着狗年龄的增长,它的心室功能会渐渐减弱,而给狗注射雷帕霉素可以改善负责向全身泵血的左心室的功能。
研究人员还看到了其他一些积极的变化。据狗主人报告,服用高剂量雷帕霉素后,狗表现得精力更旺盛、更活跃,对人更亲近。也就是说,雷帕霉素可能改善了狗的认知功能。用雷帕霉素治疗小鼠和狗的结果基本一致:受治动物不仅寿命更长,而且活得更健康。
雷帕霉素有无可能成为人类的抗衰老药物?尽管狗的实验数据是否能够得到相关药物监管机构的认可和批准还不得而知,但即使失败,我们也能从中学到很多。
雷帕霉素不是唯一用来研究如何延长寿命的成分。科学家还建立了一个生物基因治疗实验学校。他们给学校里的查理士王小猎犬注射一种无害病毒,这种病毒携带的蛋白质基因可以延缓衰老,促进心脏健康和改善肾脏功能。如果一切顺利,实验对象将扩大到其他更多品种的狗。下一步,就可能开始人体实验。
过去200年来,科学家一直在努力治愈各种人类疾病,但如果就促进健康长寿而言,这或许错了。治疗某种与年龄相关的疾病,并不是有效延长寿命的好办法。如果有一种神奇药丸可同时治愈癌癥、心脏病和肾病,就可以让人多活十年。
科学家认为:想要健康长寿,延缓衰老比治愈疾病更重要。如果以导致衰老的分子机制为研究目标,延寿效果会更大,更重要的是,多活的几年将会是相对健康的寿命。
“狗老龄化”项目的另一个核心目标是了解我们所处的环境,如我们接触到的污染和我们的生活方式等如何影响我们的寿命。研究人员要求参加实验的宠物狗主人完成一项包括200~300个问题的调查问卷,调查内容包括:宠物狗的健康状况和生活方式,例如它们吃什么、喝什么和日常运动量多大等。研究人员还将这些与狗所在环境的公开数据联系起来,比如当地空气质量和附近绿地面积等。
想要健康长寿,延缓衰老比治愈疾病更重要
其他一些类似项目也已经开始启动。例如,丹麦的一个研究小组正通过宠物狗实验来研究与年龄相关的认知能力下降。老年狗会患上一种叫作犬认知功能障碍(CCD)、类似于人类的老年痴呆症的痴呆症。研究人员认为,CCD是可用于探索人类散发性阿尔茨海默病的一个很好的模型。研究人员的目标之一,是确定是否可以通过药物治疗那些患有认知功能障碍的狗。
对狗的研究让人们相信,我们可以控制衰老。如果我们能通过延缓衰老来帮助宠物狗活得更长,也许就能改变人们对衰老的思考方式,并意识到人类延缓衰老不再是梦。
猫也在实验动物名单上
狗不是唯一用来帮助研究衰老的宠物,猫也在实验动物名单上。但正如人们所知,猫不像狗那么听话。用猫做实验有几个挑战:首先猫不如狗那样拥有品种多样性,另外它们的寿命通常比狗更长,我们必须等待更长时间才能看到实验结果。但尽管如此,一项名为“达尔文方舟”的宠物科研项目正在招募猫咪加入。该项目可能最终会对人类衰老产生深刻洞见。
狗的预期寿命大约是人类的七分之一,狗的性成熟期比人类要早得多,不同品种的狗预期寿命也不同。小型狗平均寿命约15年,大型狗的平均寿命通常只有10年。猫通常能活15年。