細(xì)胞衰老機(jī)制猜想

鄢穎琛

【摘 要】伴隨著科技的進(jìn)步，人們越來越相信生命過程中的生老病死等機(jī)體變化都是由基因決定的。對于細(xì)胞衰老，它是指細(xì)胞在生長至成熟期間，隨著時間增加發(fā)生的一系列慢性進(jìn)行性、退行性的變化。本文將采用通俗的語言介紹細(xì)胞衰老的特點(diǎn)及分子生物學(xué)機(jī)制猜想。

【關(guān)鍵詞】細(xì)胞衰老；機(jī)制研討；抗衰老

細(xì)胞衰老不等同于機(jī)體衰老，但人體衰老的根本就是細(xì)胞衰老。衰老損害人體機(jī)能，但它也有其積極意義，更替之后的細(xì)胞功能活性更強(qiáng)，保證生命體的正常生長。

一、細(xì)胞衰老的人體表現(xiàn)

頭發(fā)脫落變白，視力減弱，記憶力變差，血管變脆，皮膚松弛暗淡，肌肉易疲倦，傷口不易愈合，骨質(zhì)疏松等

二、從分子水平看衰老過程

①DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄均受抑制；②mRNA和tRNA含量降低；③蛋白質(zhì)含成下降；④酶分子活性中心被氧化，金屬離子丟失，酶失活；⑤不飽和脂肪酸被氧化，膜的流動性降低。

三、細(xì)胞衰老的理論分析

目前解釋衰老的理論大體上分為兩種，分別是基因編程理論和磨損理論。基因編程理論認(rèn)為，衰老并不是一個隨機(jī)的過程或結(jié)果，而是由基因調(diào)控的。也就是說，基因決定了我們何時開始老化，老化的速度有多快，老化的終點(diǎn)是什么。第二種磨損理論則認(rèn)為，隨著年齡增長DNA的損傷會不斷累積，人體修復(fù)功能不斷下降，導(dǎo)致人體衰老。就像是一輛汽車，伴隨著磕磕碰碰和內(nèi)部機(jī)器的老化，逐漸失去美好的外觀和良好的性能。那這兩個理論我們更應(yīng)該相信哪一個呢？

其實(shí)這兩種理論是互相包容的。很多關(guān)于磨損理論的研究中都體現(xiàn)出了一些遺傳因素。同樣，基因理論的研究者也發(fā)現(xiàn)環(huán)境因素造成細(xì)胞損傷確實(shí)會導(dǎo)致衰老。它們只是在爭執(zhí)，究竟什么才是衰老的最根本原因？是環(huán)境因素造成的損壞累積導(dǎo)致了基因突變，還是基因編碼決定了機(jī)體對外界環(huán)境的反應(yīng)？這其實(shí)就是老套的先有雞還是先有蛋的問題。不過誰在乎是誰先發(fā)生的呢，我們大可不必陷入其中。既然我們已經(jīng)知道遺傳基因和細(xì)胞損傷都會導(dǎo)致衰老，那我們就從這兩個方面尋找延緩衰老的方法。

（一）基因編程的角度

首先，從基因編程的角度說，雖然遺傳基因一開始就在一定程度上決定了我們的衰老情況，但我們依然可以通過改變基因的表達(dá)來延緩衰老。1993年，美國加州大學(xué)的Kenyon教授針對蠕蟲進(jìn)行了一系列的研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)蠕蟲的daf-2基因被抑制時，蠕蟲的壽命從14天增加到了28天。整整兩倍！這對人類而言，相當(dāng)于活到160歲。隨后的一系列研究，Kenyon又發(fā)現(xiàn)daf-2會抑制另一個基因daf-16的表達(dá)，daf-16才是真正讓實(shí)驗(yàn)對象變得年輕活潑的基因。而daf-16的活性會因過多的糖分?jǐn)z入受到抑制，相應(yīng)蛋白的基因表達(dá)也會受到影響，從而縮短壽命。所以說，減少糖分的攝入對于延緩衰老是很重要的。

（二）細(xì)胞磨損的角度

所謂的磨損理論主要指的就是在這個過程中DNA的損傷。這些損傷是什么呢，我們該如何應(yīng)對？

1.第一種常見的損傷就是線粒體DNA的損壞。線粒體是細(xì)胞中的一個小的細(xì)胞器，它有自己的DNA，這些DNA的突變要比細(xì)胞核的DNA快很多。在DNA復(fù)制的過程中會產(chǎn)生自由基（ROS），這些自由基則會造成線粒體DNA的損傷。由于線粒體為一系列細(xì)胞過程提供能量（ATP），線粒體出現(xiàn)了問題，細(xì)胞也會開始惡化并衰老。所以說，想要延緩衰老，需要減少自由基的產(chǎn)生。我們應(yīng)該合理的控制飲食，減少食物消化過程中產(chǎn)生的自由基；同時，我們也要避免長時間的日曬，空氣污染和吸煙，它們都會增加體內(nèi)的自由基，加速衰老。

2.紫外線的輻射等誘因也會導(dǎo)致DNA序列的異常變化。通常情況下，DNA的突變會被進(jìn)行修復(fù)，但是在紫外線的影響下，修復(fù)機(jī)制不能正常運(yùn)作。這些被遺留下來的突變會累積起來，一旦損壞的過于嚴(yán)重，細(xì)胞會無法復(fù)制或自我毀滅，造成細(xì)胞缺失。細(xì)胞減少了，組織就開始萎縮，功能也發(fā)生障礙（這就是為什么會皮膚老化、胸部塌陷，器官衰竭）。不僅如此，老去的細(xì)胞還可能會釋放炎性因子，引起老齡化疾病。同時，起穩(wěn)定作用的DNA支架蛋白也會發(fā)生改變，促使受損的細(xì)胞分裂，加速衰老過程。這就叫墻倒眾人推，一旦發(fā)生衰老，我們就會更快速地衰老。

3.久坐不動也容易讓染色體端粒變短。染色體末端有一段無意義的假DNA鏈，叫做染色體端粒，它的意義在于穩(wěn)定DNA，讓它在復(fù)制過程中不出錯。就像鞋帶兩端的塑料，一旦去掉了，繩子就容易散開。但是，細(xì)胞每分裂一次，端粒就會變短一些，染色會逐漸失去穩(wěn)定性，從而出現(xiàn)異常，這也是導(dǎo)致衰老的一個重要因素。我們可以通過規(guī)范生活方式來影響端粒的長度。瑞典的烏普薩拉大學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，相比于堅(jiān)持鍛煉的人，久坐不動的人端粒要短一些。

四、細(xì)胞衰老機(jī)制舉例

1.程序性細(xì)胞死亡理論。細(xì)胞像編好了程序一樣，到了特定的時間就死亡。

2.端粒學(xué)說。染色體末端的端粒在細(xì)胞每次分裂之后都會縮短，造成細(xì)胞衰老。應(yīng)注意的是，第一，端粒的長短并非決定細(xì)胞分裂的唯一因素。第二，端粒縮短并不意味著分裂減少。第三，部分細(xì)胞，端粒不發(fā)生變化，但也會衰老，典型的就是干細(xì)胞。第四，端粒無節(jié)操修復(fù)會導(dǎo)致癌癥。

3.廢物累積學(xué)說。細(xì)胞衰老之后，機(jī)能會有所下降。細(xì)胞在生命活動中產(chǎn)生的廢物不能及時運(yùn)送出細(xì)胞內(nèi)，導(dǎo)致在細(xì)胞內(nèi)累積。沉積物太多會對細(xì)胞信息的傳遞、物質(zhì)的交流產(chǎn)生阻礙作用，危害細(xì)胞，導(dǎo)致細(xì)胞衰老。

4.自由基學(xué)說。各種內(nèi)外因素導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)不斷產(chǎn)生自由基，自由基能攻擊細(xì)胞內(nèi)各種執(zhí)行正常功能的分子，導(dǎo)致細(xì)胞功能下降。

五、細(xì)胞核還是細(xì)胞質(zhì)？

上述幾種主流學(xué)說（除自由基學(xué)說外）都認(rèn)為細(xì)胞衰老是由于基因或DNA，也就是細(xì)胞核水平的因素造成的。我們可以這么認(rèn)為，造成細(xì)胞衰老的因素先在細(xì)胞核上表現(xiàn)，再由細(xì)胞核調(diào)控引起細(xì)胞質(zhì)的衰老。從時間上看細(xì)胞核衰老早于細(xì)胞質(zhì)的衰老，事實(shí)上細(xì)胞核的衰老早在細(xì)胞出生時就已經(jīng)由遺傳信息決定了。比如說紅細(xì)胞的壽命只有短短幾天而心肌細(xì)胞的壽命則要長的多。因此，有理由認(rèn)為細(xì)胞核衰老才是造成細(xì)胞衰老的直接原因，根本原因還是體現(xiàn)在遺傳物質(zhì)和遺傳信息上。

但我們并不能說細(xì)胞質(zhì)不重要，細(xì)胞整體的衰老需要細(xì)胞質(zhì)衰老來體現(xiàn)。比如老年皮膚色素斑增多是由于脂褐質(zhì)的逐漸增多，而脂褐質(zhì)逐漸增多是由于細(xì)胞質(zhì)的衰老導(dǎo)致溶酶體的消化功能減退不能溶解脂褐質(zhì)造成的，單單是細(xì)胞核的衰老并不能體現(xiàn)出細(xì)胞衰老的狀態(tài)。當(dāng)細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的細(xì)胞器衰老到不能完成各項(xiàng)生命活動與代謝時，細(xì)胞就會凋亡。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王琦.衰老進(jìn)程基因表達(dá)水平上的時空特征及淫羊藿總黃酮的干預(yù)效果研究[D].復(fù)旦大學(xué)，2008.

[2]吳予平.daf-2和daf-16基因的結(jié)構(gòu)與功能研究進(jìn)展[J].醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)雜志，2007，23（2）：68-70.

[3]王笑青.小柴胡湯對亞急性衰老模型大鼠海馬組織SOD、GSH-Px水平以及血清Ea-RFC形成率的影響[D].遼寧中醫(yī)藥大學(xué)，2007.

[4]周海文，周曾同.細(xì)胞衰老機(jī)制的研究進(jìn)展[J].中國臨床康復(fù)，2004（10）：144-145.

[5]閆偉.胸腺五肽延緩小鼠皮膚成纖維細(xì)胞衰老的研究[D].天津大學(xué)，2007.