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衰老的秘密和“解药”

2022-07-20张旌

大自然探索 2022年3期

张旌

人类自诞生以来,一直都在“逆天改命”,通过不断的探索、研究、实践,给自己创造更好的生活条件,以延长自己的寿命。

得益于生命科学和现代医学的发展,药物、疫苗和手术等医疗干预手段,让各种疾病的致死概率不断刷新下限。要知道,在几百年前,普通的皮外伤都会因为伤口感染而夺去人的生命;而现如今,即便是艾滋病或癌癥这样被称为“绝症”的疾病,也可以在医疗手段的帮助下使生命得以较以前维持更久一些。

在治愈疾病的基础之上,科学进一步对人类衰老因素的探索,则是延续寿命的第二把“钥匙”。只不过,要揭秘衰老这个复杂的命题,打开长寿这扇“大门”,比想象中要困难得多。

虽说大多数情况下,人们往往是在发现自身的一些明显变化时,例如出现白发、皱纹或感到力不从心等等,才开始感叹岁月的流逝和自己的衰老,但罗马不是一天建成的,衰老也不是一蹴而就,其实,在青年阶段身体各组织、器官或系统发育完全和成熟以后,人就开始走下坡路了。

说起来似乎人人都明白,衰老是因为年纪大了,就好比用久了的螺丝会生锈一般。可真要细究起来,衰老背后的秘密要复杂、难搞得多。以至于直到现在,关于衰老背后的成因和秘密也还是众说纷纭,很难说清楚其中“占大头”的是哪一个。

生物的各种特征,甚至是部分性格,都可能来自遗传信息的编码和调控,那么衰老很可能也是一样。再加上各种“长寿家族”以及“早衰症”的案例,遗传之于寿命的影响显而易见。

有不少科学家将大量同卵双胞胎和异卵双胞胎进行调查和比较,认为遗传因素对种群寿命的影响可能在1% 到27% 之间。

即便以27% 计算遗传对长寿的影响力也是有水分的,因为就算是双胞胎,彼此的生活方式也有差异。鉴于此科学家将目标瞄准在分子层面。于是,在针对人类基因组、长寿人群以及早衰症患者进行的一系列研究后,科学家确定了可能与寿命和衰老相关的一些基因。与此同时,这些基因本身就在人体的营养感知、生长因子调节以及免疫系统和炎症反应等方面发挥着重要作用。

尽管有部分基因在小鼠或斑马鱼等模式生物中已经被验证,但衰老更像是一个多基因影响的复杂情况,且人类与这些模式生物有着巨大的差异,所以还需要更多的研究和证据,来证明和发现长寿背后真正的遗传密码。

既然遗传信息,也就是基因,可能是调控衰老和长寿的主要“操盘手”,那么一旦突变发生,这些基因发挥不了作用,衰老就可能会加速发生。不仅如此,即便是发生在其他基因上的有害突变,久而久之也会集腋成裘,累积起来对细胞造成损伤,加快衰老的进程。

基因组包含着海量的信息,复制和表达的过程中难免出错;换句话说,突变难以避免,所以修复这些突变的“法子”至关重要。不少研究发现,在DNA 修复过程中起到关键作用的一些蛋白质和基因,与长寿和衰老密不可分:例如在寿命很长的巨型象龟中发现,其DNA 损伤修复基因“XRCC6”具备一个独特的变异位。

此外,“突变”不一定只出现在基因上,有时还会发生在DNA 转录、翻译产生的蛋白质层面。蛋白质通常需要折叠形成正确的空间结果才能发挥作用,而错误的折叠方式就像“突变”,会影响细胞的正常生理活动。科研人员在寿命较长且具备抗肿瘤能力的啮齿类动物——裸鼹鼠身体中发现,其细胞自噬作用和热休克蛋白的表达水平较强,能够有效限制错误折叠蛋白质的出现。

在众多衰老机制的解释里,还有一种假说出现的频率很高——端粒损耗理论。

作为2009 年诺贝尔生理学或医学奖的主角,端粒是指在染色体末端的重复结构,具体一点就是“TTAGGG(n)”序列,用来维持染色体结构的和生活方式也影响衰老速度完整性。相反,如果端粒过短,细胞就会死亡,进而造成衰老。前文提到的DNA 修复机制,以及端粒酶等端粒调节因子则可以保护端粒,减少其损耗,在“抵抗”衰老的过程中发挥作用。

除了以上几种说法,线粒体异常和活性氧造成的损伤、生殖系统影响、衰老网络理论等假说和理论都在试图为人类的衰老作出解释。同时也不难看出,这些假设并非完全独立,而是相互影响和交叉,也从侧面印证了衰老和长寿机制的复杂性。要完全弄懂其背后的秘密,可能还需要技术的进步和科学层面的更多突破与发现,但基于目前已知的信息,人类能否找到一些永葆青春的秘诀,让自己老得慢一点,活得久一点呢?

初探衰老的奥秘之后,下一步自然就是将其具体应用,找一找能够延缓衰老、延长寿命的办法。

吃得少就活得久?

古今中外,通过特定的饮食方式,来达到健康、养生,甚至延年益寿目标的说法络绎不绝,但是否奏效就很难判断了。如果基于目前已知的科学理论和知识,的确有些“吃法”,可能会起到恢复组织健康、延缓衰老的效果。这些饮食方式与传统观念不同,并不需要各类奇蔬异果,主要是通过“少吃点”来实现的。

因为在衰老的过程中,由于干细胞功能的减弱,不少组织难以从受损的状态中恢复。倘若能够调节这些组织中干细胞的活性,助力组织再生,那么延缓衰老和获得长寿自然不在话下。而要做到这些,关键词就是“少吃点”。

第一种“少吃点”的方式是限制热量摄入。有学者利用小鼠作为研究对象,发现一定时长的热量摄入限制,让这些小鼠只吃到六分饱到九分饱之间,就能让多种组织里的干细胞数量增加,并修复损伤。例如6 个月的热量限制能换来皮肤组织的修复,而小肠组织的修复则需要热量摄入限制7 个月。

第二种“少吃点”的方式是禁食,或者叫做断食,主要是指延长两餐之间的间隔。同样是用小鼠开展的研究,研究人员发现24 小时左右的短期禁食可以增强衰老小鼠肠干细胞的功能,以及损伤后肠上皮的修复。但在餐饮外卖发达、各式美食触手可及的今天,要做到断食并不容易,所以“轻断食”应运而生——通过减少50% 以上热量的一餐来代替断食。有研究通过实验证明,一段时间的轻断食能够降低身体质量指数、血糖、甘油三酯、胆固醇以及一些炎症标志物,说明这样的饮食方式可能会避免衰老带来的一些损伤或疾病。

另外,还有一种备受关注的饮食方式,也可能在组织修复中起到效果——生酮饮食。原本是为了治疗癫痫而发明的高脂肪、低碳水的生酮饮食,可以在不减少摄入热量的情况下,延长小鼠的寿命。目前已有相关研究报道,短期的生酮饮食能够增加肠道内干细胞的数量,诱导损伤后的修复。

如何生活老得慢一点?

除了饮食,生活的其他方面对于衰老的影响也是不言而喻的。

科学家在2017 年的一项研究中,通过收集整理来自欧洲、美国和澳大利亚的48 项独立前瞻性队列研究数据,发现不少生活习惯对于寿命的影响十分显著,其中吸烟、缺乏锻炼(久坐不动)和大量饮酒会分别让人的寿命减少4.8、2.4 和0.5 年。改掉这些坏毛病,兴许可以让人“拿回”这几年的寿命;反之,如果积极锻炼是不是意味着可以活得更久呢?

前文曾提到,细胞内错误折叠的蛋白质积累是生物衰老的原因之一,自噬作用則可以降解掉这些蛋白质“废物”,维持蛋白质稳态和细胞的健康状态。而定期锻炼可以有效地刺激、增强骨骼肌、外周血单核细胞等器官、组织或细胞内的自噬作用,进而避免细胞因为错误折叠的蛋白质受到损伤。宏观地看,这些遍布全身的自噬作用能够在2 型糖尿病、神经退行性疾病和慢性炎症等与老龄化相关的疾病中发挥作用。

当然,不是随便动动就能够刺激自噬作用的增强,只有达到一定的强度和时间才能奏效,例如马拉松等长时间的耐力运动,或超过一个小时的有氧运动能够有效刺激骨骼肌的自噬活动,而低强度骑20 分钟自行车却没什么效果。

在限制饮食或运动刺激自噬作用的过程中,一种雷帕霉素复合物起到了相当重要的作用。它所在的信号通路主要负责调节营养、能量和压力状态等基本的细胞代谢过程。作为药物,雷帕霉素因为能够调控它所在的信号通路,所以可以在抗衰老的过程中发挥功效。

其实早在1999 年,雷帕霉素就被用作器官移植术后的免疫抑制剂,随后还被用作抗癌药物。再之后,科学家们在线虫、果蝇以及小鼠等模式生物中都证实,雷帕霉素能够延长这些动物的寿命。只不过对于正常人来说有过强的副作用,限制了雷帕霉素成为当代“人参果”的可能性。但在未来,进一步研究其在衰老过程中的生物分子机制,并优化雷帕霉素或寻找有效的类似物,将是抗衰老药物的重要突破口。

原本作为2 型糖尿病常见药物的二甲双胍,因为被证实能够通过诱导线虫饮食限制的方式延长寿命,所以也是抗衰老领域呼声很高的“种子选手”之一。近期,一项基于“宿主—微生物—药物—营养物质”四方面相互作用的研究,更是揭示了二甲双胍协同饮食信号,在微生物的帮助下影响线虫和果蝇脂肪带线和寿命过程的分子机制,进一步增加了其在抗衰老领域的可能性。

类似的潜在抗衰老药物还有很多。例如抗衰老药物成分和精液特殊气味来源之一的亚精胺,便是“精液美容、延缓衰老”之类流言的原因;还有在氧化还原反应中起作用的NAD+ 补充剂,因为NAD+ 本身不能被人体吸收,所以通常使用其前体——烟酰胺核苷和烟酰胺单核苷酸。

值得注意和警醒的是,以上药物在人体抗衰老和延年益寿方面,都还缺乏足够的研究数据和临床试验结果的支持,所以不要被各种假借科学名号的各类保养品或美容产品所迷惑,更不要轻信诸如细胞回输等未曾获得批准和使用资质的医疗手段,以免本末倒置,反而被还未发现的副作用或不良反应所伤害。

包括中国在内的不少国家正面临人口老龄化的问题,这的确让衰老和寿命相关的研究更受关注。但这些可用于抗衰老或延长寿命的药物正式获得国家相关部门审批之前,选择良好的饮食和生活习惯、定期锻炼,可能才是更加理智且明智的选择。