人體的壽命時鐘

李剛

美國科學家伊麗莎白·布萊克本、卡羅爾·格雷德和杰克·紹斯塔克憑借研究細胞老化的重大問題，獲得了2009年諾貝爾生理學和醫學獎。他們發現，在細胞分裂時，染色體如何完整地自我復制以及染色體如何受到保護免于退化。這一研究向我們展示了抗衰老、抗癌的新途徑——即依靠存在于染色體末端的端粒體和形成端粒的酶(端粒酶)。

一、端粒體和端粒酶影響細胞生命活動

1遺傳基因的載體——染色體

在生物的細胞核中，有一種易被堿性染料染色的線狀物質，故得名為染色體。染色體是由遺傳基因雙螺旋的DNA鏈形成的，只有在細胞分裂的時候，DNA才會“濃縮”擰在一起，形成雙螺旋的DNA鏈形結構，而這兩條螺旋形的DNA鏈在細胞分裂的過程中，分別進入兩個不同的細胞核里面，進行復制、分裂，周而復始，連綿不斷。

正常人的細胞有23對染色體，它們對人類生命具有重要意義，例如：決定男女性別的就是其中一對染色體。

2端粒體和端粒酶

(1)端粒體

端粒體位于染色體的兩端。它具有穩定染色體末端結構，防止染色體間末端連接的功能。有關專家形象地把端粒比喻成鞋帶兩頭的塑料套子，有了它，鞋帶頭就不會被磨損。

端粒體不僅與染色體的穩定性密切相關，而且還涉及細胞的壽命、衰老與死亡等。簡而言之，隨著年齡的增長，端粒體逐漸受到“磨損”而變短，細胞就發生老化，它越來越短，直到最后短到無法分裂，生命就結束了。

(2)端粒酶

端粒酶是端粒體復制所必需的一種特殊的DNA聚合酶，它在正常人體細胞中沒有活性。端粒酶具有延長端粒體，使端粒體的長度及結構得到穩定的功能。在一般情況下，兒童的端粒酶活性很高，成人細胞內的大部分端粒酶都在沉睡中待命(酶的活性處于抑制狀態)，只有當端粒體受到損傷的時候，端粒酶才被激活，它將端粒體修復好之后，繼續沉睡(又處于抑制狀態)；當端粒酶的活性減弱的時候，端粒體就會加速變短。端粒體太短會造成細胞的凋亡，同時引起染色體的不穩定，染色體不穩定而失去保護，容易受損造成基因突變，就變成了癌細胞。端粒酶活性低是不好的，但臨床發現，90％以上的惡性癌細胞內的端粒酶活性都過高，較高的端粒酶活性會使癌細胞分裂無限生長，四處轉移。因此，端粒酶的活性過高同樣也不好，關鍵是端粒體的功能正常，才能穩定染色體，使它免受損害，不引起細胞基因突變。

研究發現，端粒酶不僅影響端粒體的長短，還與細胞的分化密切相關。端粒體和端粒酶影響著細胞的一些最基本的生命活動，包括分裂復制、凋亡以及分化，因此理解它們的機制，才能更好地開展疾病的預防和治療。

二、端粒體是人體的壽命時鐘

1細胞的分裂造成端粒的磨損

細胞分裂是一個奇妙的過程，為了保持遺傳信息不變，每次分裂前染色體都要被復制，因復制過程的進行，人體才能從微小的受精卵長成成人，機體的傷口才可能愈合，新老細胞才能更換和新陳代謝，這就是人慢慢長大的過程。但人的生長不可能永無休止進行下去，每一種細胞都有一定的壽命，它們在分裂到一定代數后，就會停止分裂，趨于死亡。

細胞之所以停止分裂，與端粒體的磨損有關。科學家對患有早衰綜合征的兒童的細胞進行體外培養后發現，其端粒體長度與正常人相比，明顯變短，這與細胞的復制能力降低相關；對唐氏綜合征患者外周血淋巴細胞的檢測發現，端粒體的磨損程度是同齡正常人的3倍以上。

因此，當人類從胎兒到老人，在外觀和器官老化的同時，控制生命長短的端粒體也在不斷地耗損，最終引起生命的死亡。所以端粒體是人體的壽命時鐘。

2端粒與衰老和癌癥的關系

端粒體的頂端是動態結構，正常細胞的端粒體隨衰老而縮短，細胞分裂時都會失去一部分端粒體片段，隨著年齡的增長，經過細胞分裂的端粒體長度顯著縮短。端粒體的長度決定細胞的壽命，隨著細胞不斷分裂，端粒的長度越來越短，當達到一個臨界長度，細胞染色體即失去穩定性，此時阻止細胞進一步分裂的信號便發出，端粒酶不再具有活性，細胞也就喪失了無限增殖的能力而發生凋亡。所以，端粒體的長度決定細胞的壽命。

但有少數細胞不死，獲得永生，此時端粒體雖短，但端粒酶卻處于激活狀態，它發揮合成端粒體的功能，補充正常的端粒體丟失。但是它仍達不到臨界長度，此時這些細胞不能進入正常的老化和衰亡，而是永久地分裂增殖，這就進入腫瘤細胞的惡性增殖過程中，繼而腫瘤就發生了。因此，永生化是癌細胞所具有的特點。

綜上所述，端粒體、端粒酶和染色體與細胞衰老有關，但并非唯一的因素。生命衰老是一個非常復雜的進程，它有許多不同的影響因素，端粒體是其中的重要因素。鑒于端粒體與端粒酶同衰老和癌癥有著密不可分的關系，科學家都在進一步研究和探索它們之間存在的聯系和規律，以便更好地進行癌癥的預防和治療。