探尋衰老的奧秘

黃艷平

摘要：自古以來，延緩衰老就是人類最關注的一個話題。隨著現代生命科學的發展，已成為近年來的研究熱點。本文介紹了衰老的研究及相關理論，從細胞和分子水平介紹了引起衰老的相關機制，并通過最前沿的研究成果介紹了目前抗衰老的研究進展。

關鍵詞：衰老；長生；探尋

長生不老是人類夢寐以求的千古愿望，煉仙丹，求仙藥，浴童血的故事傳說更是表達了自古以來人們對長生不老的神往和探索。隨著現代醫學和生命科學的發展，人們對于衰老逐漸有了深入的科學認識，也為預防和治療衰老相關疾病，主動干預衰老進程提供科學依據。

一、衰老的定義

衰老是指隨著年齡增長，生命有機體的形態、結構和功能發生退行性變化的過程。衰老是我們每個人都無法逃脫的自然規律，是非常復雜的生物學過程，表現為組織、器官的功能性衰退以及衰老相關疾病風險的增加。衰老生物學理論主要被歸為兩類，即程序化理論（programmed theories）和損傷理論（damageor error theories）。程序化理論認為，一個物種衰老的機率，可以通過他的基因預測。基因決定了細胞能活多久。當細胞死亡，器官功能開始失常，最終將不能維持生命所必需的生物學功能。程序性衰老有助于保存物種；衰老成員按一定比率死亡，這就留下一定空間給年輕的成員。損傷理論則認為細胞的衰老是細胞內發生化學反應過程中有害物質堆積的結果。在這些化學反應中，產生稱之為自由基的毒素。自由基最終損傷細胞，引起個體衰老。伴隨著衰老，損傷越來越多，許多細胞不能正常行使功能或者死亡。當這些現象發生時，可能引起機體死亡。不同的物種以不同的機率衰老，主要取決于細胞如何產生自由基以及對自由基如何產生反應。

二、細胞衰老

細胞是構成生命體的基本結構和功能單位，例如我們人體是由200多種，約1014個細胞組成。那么機體的衰老首先源于細胞的衰老。每天我們身體內有大量的細胞死亡，然后有大量的細胞通過分裂來補充損失的細胞，行使相應的功能。那么細胞本身有分裂期限么？美國生物學家Leonard Hayflick在1961年首次證實了體外培養的人成纖維細胞（人組織中最常見的一種細胞類型）的分裂次數是有限的，大概在50代次左右，細胞分裂的極限稱為“Hayflick極限”，此概念的提出奠定了細胞復制性衰老的理論基石。研究發現衰老細胞主要從三個途徑來引起機體的衰老：

首先，衰老細胞本身因有害代謝產物積累和相關穩態變化不能行使其正常的生理功能，進而導致由其構成的整體組織類型以及器官的功能衰退，從而使個體表現出衰老特征。

其次，衰老細胞的死亡引起免疫相關因子的反應，或者自身分泌的一些相關炎癥因子，會影響其周圍細胞的正常生理功能，甚至引發基因組不穩定發生癌變，從而引起整個組織和器官水平的功能紊亂。

另外，在成體內存在的一類功能性細胞的源頭細胞，稱為干細胞。他們可以通過自身的增殖維持細胞的自我更新，一方面通過分化產生功能性細胞補充耗竭的成體細胞行使功能。但本身成體干細胞無法實現無限自我更新，所以也會隨著分裂干細胞本身會衰老耗竭，最終無法提供足夠的功能性細胞，導致整體水平的組織器官出現異常的生理表現，導致病變。

細胞衰老從分子生物學層面講被認為由兩個機制決定，一個是累積的DNA損傷，另一個是端粒的進行性縮短。

三、DNA損傷與細胞衰老

在細胞的生長過程中，細胞基因組不可避免地受到各種外源或內源DNA損傷因素的作用，不斷有自發的DNA損傷產生，同時被細胞識別并予以修復，以維持細胞正常功能；正常的DNA損傷監測及修復網絡可調控嚴重損傷的細胞進入凋亡，調控自然衰變的細胞進入衰老；細胞中DNA損傷監測及修復相關機制退化，會導致細胞中殘留DNA突變的積累，進而加速細胞的衰老。這種DNA損傷監測及修復相關的通路異常往往會導致癌癥的發生。

引起DNA損傷的因素有多種，其中比較常見的一種是生物體內部自由基的侵襲。自由基，化學上也稱為“游離基”，是指化合物的分子在光熱等外界條件下，共價鍵發生均裂而形成的具有不成對電子的原子或基團。自由基數量輕微增長可增加機體抗氧化劑系統活力，增強預防機體損傷能力；但當機體中的自由基超過一定數量時，會攻擊細胞膜，甚至改變DNA堿基的修飾以及引起DNA鏈斷裂，從而導致DNA損傷。

四、端粒與細胞衰老

端粒位于真核細胞線性染色體末端，是具有高度保守的重復核苷酸序列，對染色體具有保護功能，在維持染色體的穩定性和基因的完整性上有重要作用。人類端粒DNA總長度約為2～15Kb，由基本序列單元_（TTAGGG）_反復串聯而成。端粒在細胞的每一次分裂過程中都會失去幾十個基本序列單元，當端粒縮短到一定程度時，即在端粒長度縮短到可能造成基因損傷前，細胞自身的檢測系統被激活，啟動終止細胞分裂的信號，細胞進入死亡程序。

當端粒縮短到一定程度，端粒酶和端粒相關蛋白能夠催化端粒DNA合成，維持端粒長度的平衡。研究發現少量的細胞能夠激活端粒酶發生逃逸，成為永生化的腫瘤細胞。

五、抗衰老研究進展

那么基于對衰老越來越深入的研究和認識，科學家找了許多可能延緩衰老的策略。

最近研究表明直接清除掉體內衰老細胞可以延緩衰老。特異清除小鼠體內的衰老細胞后，可以顯著延緩動物的衰老。該研究更是被全球知名科學雜志《Science》評選出的年度十大科學突破，足見其巨大的影響力和潛在的應用價值。

采用抗炎藥物可以抵抗細胞衰老引起的炎癥反應從而延長壽命。研究發現，經典的抗炎藥物阿司匹林可以顯著延長線蟲壽命延長21-23%，并可顯著改善衰老引發的小鼠主動脈血管內皮功能紊亂。

通過替換或補充新的干細胞或功能性細胞可以治療因細胞衰老引起的疾病。如最近報道中國科學家正運用干細胞治療神經退行性疾病帕金森病的研究。

通過生物技術手段延長個體端粒可以延緩衰老。研究發現，通過激活年老小鼠體內端粒酶的表達延長已經縮短的端粒，能有效增強小鼠細胞的增殖能力，改善衰老表型，甚至使部分雄性老年鼠恢復了生殖能力。

從我們自身來講，合理的飲食，科學的運動以及保持良好的心態是最有效的延緩衰老的方法。

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