衰老的網絡機制與干預方法

吳斌 夏世金 李延萍

隨著全世界老齡人口比例的加大，人口的老齡化已經成為許多國家都要面對的新的突出社會問題。如何延長老年人的健康壽命，提高生活質量已成為各國政府和社會各界關注的焦點［1］。對衰老和衰老相關疾病的研究歷來就是世界性的醫學課題，探索衰老的本質，尋找有效的抗衰老藥物和方法，以求得預防衰老過早出現和延緩衰老的進程已成為當前老年醫學領域中的研究熱點［2］。

1 衰老機制的研究進展

衰老是機體各種生化反應的綜合表現，是體內外許多因素（環境污染、精神緊張、遺傳等）共同作用的結果［3］。隨著各種衰老理論的提出，關于衰老機制的研究已取得了很大進展。

1.1 衰老遺傳程序學說 隨著分子生物學研究技術的快速發展，衰老遺傳程序學說也逐漸得到了證實，該學說認為生物的衰老是由遺傳程序所安排，高等動物大腦內存在著控制衰老的遺傳密碼，即老化現象的程序已經事先編好，特定的遺傳信息按時激活，退變過程逐漸展開，最終導致衰老和死亡。現已經肯定遺傳基因是主宰生物衰老和自然壽命的第一原因［4］。與衰老調控相關的基因主要有抑制細胞增殖的衰老基因和促進細胞生長的長壽基因，如age－1、daf16等［5］。此外衰老還存在由非DNA序列發生變化所導致的表觀遺傳學機制［6］，目前科學家已從基因組DNA甲基化、組蛋白H3、H4特殊位點甲基化、乙酰化及其相應修飾酶變化、染色質結構狀態改變、端粒功能和非編碼RNA調節等進行了深入探討［7］。

1.2 自由基損傷與線粒體衰老自由基老化學說（free radical theory）是1954年美國科學家哈曼（Harman）博士提出，認為自由基傷害線粒體是老化的主要原因［8］。自由基化學性質極為活躍，適量自由基對于抗局部感染等具有一定作用，但過量自由基則對不飽和脂肪酸、蛋白質分子、核酸分子等具有破壞性作用。機體同時具有有效的自由基清除系統，維持體內自由基的正常水平，但是，隨著年齡的增長，人體內自由基水平呈增長趨勢，而自由基清除機制卻呈退化趨勢，結果造成體內自由基大量積聚，引發機體多種生理功能的障礙，促進多種老年疾病（如動脈粥樣硬化、心腦血管疾病、腦神經細胞變性、糖尿病以及腫瘤等）的發生發展和機體的衰老［9］。

1.3 神經內分泌免疫與炎性衰老1977年，Base dovsky提出神經內分泌免疫（NEI）網絡學說，認為神經內分泌系統與免疫系統之間存在完整的功能性調節環路，神經內分泌與免疫系統可以共用細胞因子、肽類激素和神經遞質并產生廣泛而密切的網絡聯系［10］。1985年芬奇 （Finch）等人提出神經內分泌衰老學說（endocrine theory of aging），即衰老是神經指導下的內分泌激素的隨增齡衰減而引起的身體各部的功能逐漸喪失。比如隨著年齡的增長胰島功能減退導致老年人糖耐量減低，糖尿病發生率增高；腎上腺皮質激素醛固酮和皮質醇的分泌量下降，使老年人的應激能力降低 等［11－12］。1969 年，沃爾福特（Walford）提出免疫衰老學說（immunological theory of aging），一方面機體的免疫功能隨增齡衰退，如老年人T細胞對感染抵抗力的降低，導致感染性疾病的發病率、死亡率逐漸增高；另一方面免疫的準確性隨增齡遞減，造成自身免疫疾病增多，如類風濕關節炎常多發于更年期［13］。與免疫衰老密切聯系的是2000年Franceschi等［14］提出的炎性衰老（inflamm－aging），認為衰老是一個炎癥失衡的自然程序，隨著衰老的發生，細胞和機體逐漸向致炎過程傾斜，抑炎作用逐漸減弱，最終導致衰老的慢性炎癥。目前炎性衰老的機制主要有應激論和細胞因子論，前者認為自然衰老進程中機體長期處在應激原微環境中，誘導慢性促炎性反應狀態，進而導致炎性衰老；細胞因子論認為促炎細胞因子在炎性衰老發生發展中起著核心作用［15－16］。

1.4 脂代謝異常與衰老 現代研究表明脂代謝紊亂是衰老的特征，表現為三酰甘油和膽固醇增齡性升高，它與胰島素抵抗、血脂異常、低度炎癥反應、生長因子及其他激素（參與糖尿病、動脈粥樣硬化及某些腫瘤的形成）變化等均有關［17］。此外，越來越多的證據表明，脂代謝紊亂可加速衰老過程［18－19］。脂代謝主要受3條信號通路調控，它們是過氧化物酶體增殖物激活受體（PPARs）途徑、肝X受體（LXR）途徑和固醇調節元件結合蛋白（SREBPs）途 徑［20］。PPARs包 括多種亞型，PPARα是貝特類藥物（如非諾貝特）作用靶點，對脂代謝作用明顯，但對糖代謝無明顯作用；PPARγ是噻唑烷二酮類化合物（如羅格列酮）作用靶點，PPARγ激動劑可促進脂肪細胞分化，促使葡萄糖向脂肪組織轉運。LXRs被認為是膽固醇的感受器，主要參與膽固醇的代謝調節。在老年病和衰老的機制研究中，常常發現這些代謝途徑的異常。

2 衰老與老年病的網絡機制

前述衰老學說均從各自的角度開展研究，取得了眾多的研究成果，但對不同機制間的聯系（網絡機制）關注不夠。近年研究發現，衰老是多層次、多水平、多分子相互作用的網絡，很難應用單一學說進行解釋，其因果聯系也難于截然分開［21］。眾所周知，心腦血管疾病是一種嚴重威脅人類，特別是≥50歲中老年人健康的常見病，全世界每年死于心腦血管疾病的人數高達1500萬人，居各種死因首位。心腦血管疾病的病理生理基礎是動脈粥樣硬化，在衰老進程中脂代謝的異常導致脂質的沉積、動脈內膜下斑塊逐漸增大突入管腔，造成管腔的狹窄和組織缺血，甚至斑塊破裂和血栓形成，進而引起心腦血管疾病的急性發作［22］。從衰老的角度看，伴隨年齡的增加，線粒體突變增多，導致自由基累積增多，進而激活衰老的網絡機制。一方面自由基可通過人體中酶的分解作用被無害化，在一定情況下不會對人體產生壞的影響，但是當自由基大量產生，超過人體內酶所能處理的程度，身體就會發生損害性氧化，就如同金屬被氧化生了銹一樣，隨著人體中氧化程度的逐漸加劇，機體就會發生諸如動脈硬化、糖尿病、白內障、癌癥等病變，使人過早的衰老和死亡［23］。另一方面不飽和脂肪酸最易受到自由基的攻擊，化學活性高的自由基可使不飽和脂肪酸過度氧化，使細胞功能突變或衰退。不飽和脂肪酸的降低，還可引起PPAR信號通路的異常（如配體減少），進一步加重脂代謝異常，過多脂質會留存在血液中，自由基“俘獲”了這些多余的脂質氧化使之變質為過氧化脂質［24］，這種脂質侵入血管內皮細胞后會被巨噬細胞吞噬，當巨噬細胞死亡后，黏稠的過氧化脂質就會粘附在血管壁上，凝固之后形成斑塊使血管壁變硬、變窄、埋下心腦血管疾病隨時爆發的隱患。慢性炎癥是衰老和動脈硬化的重要特征，核因子κB（NF－κB）是調節免疫炎癥相關基因的重要轉錄因子，對多種炎癥因子（IL－2、IL－6）、黏附分子（VCAM－1、ICAM－1）、趨化因子（MCP－1）等起關鍵性調控作用。PPAR可通過上調I－κB（NF－κB的抑制蛋白家族）表達，加速細胞核內的NF－κB滅活，從而抑制由NF－κB驅動的炎性因子基因的轉錄活性，縮短炎癥反應的持續時間［25］。然而異常的PPAR信號未能上調I－κB，最終導致炎癥升高，炎癥又加速了斑塊的形成與脫離。另外，糖皮質激素也是調控炎癥的重要因素，盡管其分泌量隨年齡增加而增加，但糖皮質激素受體數量卻在減少，糖皮質激素對NF－κB的抑制作用減弱，導致低度炎癥的持續存在［26］。可見在心腦血管疾病的發病機制中涉及衰老的線粒體、自由基、脂代謝、神經內分泌、免疫、炎癥等學說。圖1為衰老的網絡機制示意圖，這也僅僅是衰老機制中的冰山一角，表明衰老機制的廣泛聯系性和復雜性。同時不同的個體其衰老的表型或疾病是存在差異的，因此在網絡機制上也應存在不同的側重點，比如有的可能是以內分泌衰退為主，有的可能是以脂代謝異常為主。

3 抗衰老的研究進展

目前世界上還沒有衰老的分子標志物或評價標準，即使是端粒酶、端粒、T細胞凋亡等均無法獲得滿意的評價效果［4］。研究衰老機制的另一目的是為了延緩衰老，這也是老年醫學研究的主要目的。千百年來，前人總結摸索出了許許多多的養生之道以及具有一定延年益壽作用的藥物，下面僅對其中幾種研究較多、理論依據比較充足的抗衰老制劑進行介紹。首先飲食控制是目前較為認可的有效的抗衰老方法［27］，大量研究顯示，減少中青年實驗動物的熱量攝入（≥30%）可預防或延緩年齡相關慢性病的發生，明顯延長壽命。這可能與降低代謝率、減少氧化應激和炎癥反應、提高胰島素敏感性、改變神經內分泌系統和交感神經系統功能有關。但在人類應用有一定的難度。其次是抗氧化劑［28］，常用的抗氧化劑有維生素C、維生素E，它們均能有效地防止不飽和脂肪酸的過度氧化，可間接起到清除自由基的作用，從而達到延緩衰老的目的。另外，人體步入老年期以后，由于攝入、代謝以及排泄等功能的紊亂，微量元素的正常含量、比例改變都易于對機體產生有害性改變，從而引起一系列衰老表現。研究證明微量元素對脂代謝、糖代謝、蛋白質代謝都具有重要作用，一旦這些元素缺乏時，三大代謝將出現障礙，許多生理功能將隨之出現紊亂。因此微量元素也被視為延緩衰老的重要方法之一。最后是內分泌激素［29］，比如褪黑素（melatonit，MT）在臨床上作為抗氧化劑應用已有較長時間，MT的自由基清除能力在眾多自由基清除劑中表現特別突出，對保護細胞膜及核酸等有明顯作用，具有明顯的抗細胞凋亡作用。又如人生長激素（human growth hormone，HGH）能促進蛋白質合成，增強心肌收縮力，提高心排血量，增加臟器血流量和促進脂肪分解，老人使用HGH后似乎年輕了10～20歲，老年病癥狀大多消失。但長期使用激素有許多不確定因素，例如不良反應、劑量和療程問題等。

圖1 衰老的網絡機制示意圖

4 衰老與抗衰老展望

人類衰老的原因是多方面的，衰老的機制也是極為復雜的。盡管衰老研究取得了很多成果，但并不能適用于所有生物，比如人類體細胞端區長度隨增齡不斷縮短，故人類體細胞的衰老與端區長度密切相關，端區被稱為人類細胞的生物鐘。但小鼠增齡難以測得其體細胞端區長度縮短現象，可見其體細胞壽命不依賴于端區。另外許多初級生物根本沒有也無需發達的神經內分泌系統，因此與神經內分泌系統相關的老化僅僅是高度進化的人類和一些動物的特征表現，不能推而廣之。與神經內分泌系統類似，初級動物體內也沒有發達的免疫系統，因此免疫衰老學說的適用范圍也相當有限，可見我們對衰老的理解還處于瞎子摸象的階段，因此從網絡機制去理解衰老是必要的，從現有的成果中篩選出有用的方法與技術，才能更好地服務于人類。

我們在應用淫羊藿總黃酮、淫羊藿苷抗衰老的系列研究發現淫羊藿可以延長人胚肺2BS細胞的傳代，線蟲、果蠅、小鼠的平均壽命［30－32］，進一步機制研究發現淫羊藿可以減緩細胞端粒的縮短、延緩內分泌衰老和抗氧化作用；具有改善免疫衰老、炎性衰老、脂代謝異常等作用［33－37］。淫羊藿的作用廣泛，其抗衰老的機制也是多層次的，單一的靶點仍無法解釋其廣泛作用，分析可能是通過作用某一靶點，進而經衰老的網絡機制而呈現廣泛的作用；也可能是淫羊藿與多個靶點（不同組織或細胞）作用后，經綜合反應后而表現出多方面的作用。此外研究者在人參皂苷的抗衰老研究中也發現類似的現象［38］，這充分表明，衰老存在廣泛聯系的網絡機制。

由于衰老是多層次的，不同個體其機制可能存在差異，很難用單一指標進行評價，而局部機制的改善可通過網絡而呈現整體抗衰老作用（比如壽命的延長），因此在臨床實踐中，一方面可從衰老的網絡機制切入衰老的評價探討，如開展自由基（SOD、MDA）、脂代謝（TC、TG、HDL、LDL）、內分泌（E2、T、GC、T3、T4、IGF）、免 疫（T 淋 巴 細胞凋 亡率）、炎癥（超敏 CRP）、微量元素（Zn、Mn、Se、Cu）等系列指標檢測，對不同生物個體的衰老狀態進行評價，從中發現導致衰老的主要矛盾或機制，即發現衰老機制的關鍵點，進而有針對性地進行干預，阻止衰老網絡機制中的惡性循環，避免盲目地使用抗氧化劑、激素、微量元素等進行干預。另一方面，可基于衰老的網絡機制開展延緩衰老的研究和老年病防治。比如臨床上很多老年人伴有高脂血癥，使用他汀類降脂藥療效確切，但停藥后血脂反彈迅速，他汀類藥雖然能有效抑制羥甲戊二酰輔酶 A（HMG－CoA）還原酶，減少血脂的生成，但并未改善脂代謝異常或衰老的網絡機制，結果血脂異常得不到有效改善。相反中藥降脂療效緩慢，但作用持久，這可能與中藥多成分、多靶點，在一定程度上改善衰老的異常網絡機制有關。筆者認為應將衰老機制的干預作為老年病防治的一項基本措施，比如老年冠心病的診療指南重視擴管、抗凝、調脂等治療，卻對深層次的免疫、炎癥、自由基等衰老機制置之不理。而在筆者的臨床實踐中發現將老年病的治療與衰老機制的干預相結合，療效頗為滿意。

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