機體衰老時體內指標變化

趙燕燕 劉新霞 陳春生 田芳露 崔彥龍 仇 鵬

(河北大學醫學實驗中心,河北 保定 071000)

衰老是機體在退化時期組織器官生理功能下降及生理功能紊亂的綜合表現,是機體固有的、復雜的、不可逆的過程。在研究中發現,機體衰老時不僅外表發生變化,體內亦發生了許多生化和組織學的變化,本文就衰老時機體體內發生的這些變化進行綜述,為抗衰老的研究提供臨床資料。

1 免疫系統變化與衰老

免疫系統是機體重要的防護系統,由免疫器官,免疫細胞和免疫因子等組成,對于抵御外界病原菌侵害,維護體內器官和組織正常功能有重要作用。機體免疫功能和衰老之間存在著密切的聯系,衰老的免疫學理論認為免疫功能的衰退是造成機體衰老的重要因素。隨著衰老的進程,機體免疫系統功能降低,免疫器官,免疫細胞和免疫因子等發生了許多變化,通過改善免疫系統功能則可以延緩衰老的進程。

實驗研究顯示〔1,2〕,衰老小鼠胸腺和脾臟的重量減輕,胸腺指數降低、胸腺細胞凋亡增高;T淋巴細胞增殖率降低,淋巴細胞轉換率降低,外周血白細胞數量減少,抗體分泌量減少;細胞白介素-2(IL-2)、血清胸腺因子(IFN-γ)、腫瘤壞死因子(TNF)的 3種 T輔助細胞-1(TH 1)型細胞因子的活性降低,腹腔巨噬細胞的吞噬作用降低,自然殺傷(NK)細胞殺傷活性亦降低。通過升高小鼠胸腺指數,降低血清中抑制性 T淋巴(CD8+)細胞數量,升高輔助性 T淋巴細胞 CD4+/CD8+的比值,降低細胞IL-6、IL-8的含量可延緩衰老的進程〔4〕。

2 腦內神經遞質和氨基酸含量變化與衰老

腦內的一些神經遞質及氨基酸的含量對機體發育和功能的維持至關重要,在參與身體組織老化及壽命的調節方面有著重要作用。隨著年齡的增長,下丘腦各核團的神經元呈現不同程度的丟失,其遞質含量也有不同程度的改變,從而導致內分泌功能不足,加速機體衰老。實驗表明通過改變腦內神經遞質和氨基酸的含量,可以延緩衰老的進程〔4〕。

衰老小鼠腦內的單胺類神經遞質去甲腎上腺素(NE)、多巴胺(DA)、5-羥吲哚乙酸(5-HIAA)含量下降,5-羥色胺(5-HT)含量升高。通過提高腦內的 NE、DA、5-HIAA含量和降低 5-HT含量,可以延緩衰老的進程〔5,6〕。此外,研究發現老年大鼠海馬區內谷氨酸(Glu)含量明顯升高;杏仁核天冬氨酸(Asp)、Glu、甘氨酸(Gly)、γ-氨基丁酸(GABA)含量均明顯升高,而海馬Asp、Gly、GABA含量有增高趨勢,但無顯著性差異〔7〕。

3 腦內海馬區的結構和功能變化與衰老

海馬結構在空間辨識和學習記憶方面起重要的作用,衰老后學習記憶能力的下降與海馬區組織形態結構和功能的改變有密切的聯系。海馬區內中樞神經元的存活和正常功能的維持有賴于神經營養素的營養,神經營養素主要包括腦源性神經營養因子(BDNF)、神經生長因子(NGF)、神經營養因子(NT)-3、NT-4等,其中 BDNF是維持神經功能,結構完整性和突觸可塑性的重要的內源性蛋白質〔8〕。

研究發現〔9〕,衰老大鼠海馬 CA1區神經元細胞膜不完整,核膜皺褶內陷且不完整,胞漿溶解出現空泡化,核固縮,染色質群集及異染色質邊集。粗面內質網排列紊亂,腫脹,脫顆粒,線粒體出現空泡,嵴斷裂、腫脹,嵴間隙擴張或內隙擴大,基質密度明顯下降,高爾基體成熟面大泡明顯增多,腔擴張,膜界限模糊,某些部位的膜形成寬致密線。出現脂褐素,且數量多,體積較大,外形不規則。此外,衰老大鼠腦組織和海馬 CA1、CA3區神經元中 BDNF含量發生了明顯的改變,特別是CA3區BDNF表達嚴重下調〔9〕;通過提高老年鼠腦組織內 BDNF的含量可以改善衰老大鼠的學習記憶能力,延緩衰老的進程。

4 甲狀腺激素(TH)與衰老

TH與人體生長、發育、能量代謝關系密切,研究發現〔11〕人的衰老可導致血清 TH濃度的變化,與年輕人相比仍顯示明顯的降低。另有研究發現〔12〕,老年人血清中游離三碘甲狀腺原氨酸(FT3)、游離甲狀腺素(FT4)、總三碘甲狀腺原氨酸(T3)、總甲狀腺素(T4)和與衰老密切相關的胰島素樣生長因子-1(IGF-1)、脫氫表雄酮(DHEA)的水平明顯降低,而服用甲狀腺片 6個月治療后,老年人血清中 T3、T4、FT3、FT4、IGF-1、DHEA的水平升高,衰老的癥狀得到明顯的改善。

金國琴等〔13〕研究發現,與青年組相比較,老年組大鼠血清3′、5′-三碘甲腺原氨酸(r-T3)水平顯著升高,血清促甲狀腺釋放激素(TRH)、促甲狀腺激素(TSH)呈代償性增高,下丘腦TRH明顯下降,而通過改善這些指標則可以延緩衰老的進程。

5 自由基、抗過氧化物酶系統與衰老

在眾多的有關衰老機制的理論中,自由基(ROS)理論被廣為接受。該理論認為體內具有一整套產生和清除 ROS的平衡體系,機體的衰老是由于受到內、外環境的影響以及機體抗氧化酶〔其中最重要的包括超氧化物歧化酶(SOD),谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px),過氧化氫酶(CAT)等〕的活性不斷下降使體內 ROS物質過剩的結果〔14〕。

研究發現〔15,16〕,老年小鼠紅細胞產生 GSH-Px、SOD、CAT的能力明顯的降低,致使肝臟和腦組織中脂質過氧化物(LPO)、脂褐素的產生增加顯著,B型單胺氧化酶(MAO B)活性增高,而通過提高 GSH-Px、SOD、CAT的水平,降低小鼠肝、腦中 MAOB的活性,可以降低肝臟和腦組織中LPO的含量、抑制脂褐素的生成,從而延緩衰老的進程。

6 端粒酶活性變化與衰老

端粒是真核細胞染色體末端的一種特殊結構,由端粒 DNA和端粒蛋白質組成,它參與DNA復制,對維持染色體的穩定和功能有重要作用。端粒酶是由端粒酶 RNA和蛋白質組成的核糖核蛋白酶,以自身為模板,通過逆轉錄合成端粒。衰老的端粒學說認為細胞衰老是由于隨著細胞的有絲分裂,端粒長度縮短、端粒酶的活性降低致染色體末端端粒缺失所致〔17〕。

在小鼠的生命過程中,腦組織和肺臟組織在胚胎時期端粒酶活性較高,出生后端粒酶的活性很快下降;而脾和胸腺組織中端粒酶的活性胚胎期水平較低,在出生后開始增長,4～7 w上升到其最高點,然后隨著年齡的增長逐漸降低;肝臟組織則在出生后端粒酶活性表現一直比較穩定〔18〕。李梅鳳〔19〕等研究表明,衰老模型小鼠腦組織和性腺組織中端粒酶的活性下降,而通過增強衰老模型組小鼠腦和性腺組織端粒酶的活性可以延緩衰老的進程。

端粒在細胞的分裂中可以保持基因組和細胞核功能的完整性、染色體的穩定性,分裂時正確的堿基配對及端粒的長度是限制細胞無限制分裂的機制之一,端粒縮短可引起基因組的不穩定而使細胞表現腫瘤基因顯性從而導致機體組織腫瘤的發生〔20〕,衰老時端粒長度的縮短而使老年人獲得腫瘤的幾率增大;此外,端粒長度的縮短與心臟病的發生也有關,在參與調查的老年人中,心臟病患者的端粒長度較正常者變短〔21〕。

7 一氧化氮(NO)變化與衰老

自 80年代發現血管內皮舒張因子的本質是 NO以來,NO逐漸成為生物醫學界研究的熱點。NO由NO合酶(NOS)催化L-精氨酸所產生〔22〕,在體內參與調節中樞神經系統、呼吸系統、消化系統、心血管系統、內分泌系統、生殖系統功能及介導免疫應答等諸多生理過程,是體內重要的信使分子和神經遞質〔23〕。NOS是NO生物合成的關鍵酶,在機體各組織細胞普遍存在。研究發現,與青年組比較,衰老組中樞神經系統、呼吸系統、心血管系統、內分泌系統、生殖系統組織中 NO含量和 NOS活性降低,而通過提高組織中NO含量和 NOS的活性可以延緩衰老的進程〔24～26〕。

總之,衰老是生命現象的一個復雜的過程,衰老時機體內更多的變化及其機制需要在今后的研究中去探索和發現。

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