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是什么在掌控你的壽命?

發(fā)布時(shí)間:2019-12-05

是什么在掌控你的壽命?

  【導(dǎo)讀】自古以來,人類就追求青春常在,生命不老。在蒙昧的遠(yuǎn)古時(shí)代,人們企圖借助神靈或一種隱形的力量來煉制“仙丹靈藥”,達(dá)到“長(zhǎng)生不老”。近代,科學(xué)家則運(yùn)用日漸先進(jìn)的研究手段,從群體、細(xì)胞、分子、基因水平上,逐層深入,研究衰老的秘密。自19世紀(jì)以來,科學(xué)家先后提出的學(xué)說不下20余種,但是很多學(xué)說并沒有得到實(shí)驗(yàn)研究的支持。以下選取其中具有代表性的來跟大家分享一下。

  端粒長(zhǎng)度決定生物壽命

  2019年,諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予了發(fā)現(xiàn)端粒的三位科學(xué)家。他們發(fā)現(xiàn),人和一些動(dòng)物的細(xì)胞核兩端有一個(gè)帽子狀的東西,稱為端粒。端粒實(shí)際上就是一種dna片段,由特殊的堿基序列構(gòu)成。端粒的作用是保護(hù)染色體,由端粒酶來啟動(dòng)、制造和維持其功能。端粒酶的活性是調(diào)控衰老的關(guān)鍵因素。人年輕時(shí),端粒酶的活性較大,容易維持和延長(zhǎng)端粒。但在年老時(shí),端粒酶活性低,難以維持端粒的長(zhǎng)度,端粒就會(huì)縮短,因此衰老會(huì)慢慢顯露。當(dāng)端粒長(zhǎng)度縮短到一定程度,會(huì)使細(xì)胞停止分裂,導(dǎo)致衰老與死亡。因此,有科學(xué)家認(rèn)為,端粒長(zhǎng)度決定著生物的壽命,端粒越長(zhǎng),壽命也就越長(zhǎng)。

  端粒

  端粒

  美國(guó)哈佛大學(xué)的腫瘤醫(yī)生羅納德·德賓霍根據(jù)端粒理論,通過老鼠試驗(yàn),第一次成功逆轉(zhuǎn)了衰老過程。試驗(yàn)中,德賓霍通過特殊方法使老鼠提前衰老,使這些動(dòng)物的皮膚、大腦、內(nèi)臟和其他器官與80歲老人的類似;然后利用藥物刺激,成功令端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶重新恢復(fù)生機(jī)。老鼠服用藥物2個(gè)月后,長(zhǎng)出大量新細(xì)胞,返老還童,重現(xiàn)活力。更令人吃驚的是,原本年邁的公鼠竟又重新恢復(fù)了生育能力,再度繁殖后代。

  去年,藥物制造商t.a.科學(xué)公司也根據(jù)此理論制造出了首個(gè)以端粒為靶標(biāo)的片劑。

  但是,天下并沒有免費(fèi)的午餐。用這種方法延緩衰老的同時(shí)也可能增加罹患癌癥的幾率。有研究表明,提升小鼠體內(nèi)端粒酶的活性,會(huì)使它們更容易患上皮膚癌和乳腺癌。事實(shí)上,德賓霍所研制成功的高水平端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶也加速了腫瘤生長(zhǎng)。

  自由基導(dǎo)致衰老

  1956年,harman率先提出自由基與機(jī)體衰老和疾病有關(guān)。自由基也稱活性氧或游離基,當(dāng)人體處于下列情況時(shí)會(huì)出現(xiàn)更多自由基:食用加工食品、吸煙、過度飲酒、精神壓力、紫外線照射等。自由基在體內(nèi)時(shí)刻伺機(jī)尋找可結(jié)合分子并造成損害;或者轉(zhuǎn)化為毒素滲透到細(xì)胞內(nèi)部,甚至到達(dá)dna所在的部位并毀壞。

  自由基學(xué)說核心內(nèi)容有三條:(1)衰老是由自由基對(duì)細(xì)胞成分的有害進(jìn)攻造成的;(2)這里所說的自由基,主要就是氧自由基,因此衰老的自由基理論,其實(shí)質(zhì)就是衰老的氧自由基理論;(3)維持體內(nèi)適當(dāng)水平的抗氧化劑和自由基清除劑水平可以延長(zhǎng)壽命和推遲衰老。

  自由基導(dǎo)致衰老的學(xué)說

  自由基導(dǎo)致衰老的學(xué)說

  基于這一理論,從事衰老研究40余年的俄羅斯科學(xué)家弗拉基米爾·斯庫(kù)拉喬夫研制出一種可以抗衰老的藥物:“斯庫(kù)拉喬夫離子”!八箮(kù)拉喬夫離子”是一種強(qiáng)抗氧化劑,可以阻止氧深入細(xì)胞內(nèi)部,它能在特定微小范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng),中和細(xì)胞中以危險(xiǎn)形式存在的氧,消除氧化對(duì)人體的負(fù)面影響,從而延長(zhǎng)壽命。

  斯庫(kù)拉喬夫曾把這種抗氧化劑注入家鼠體內(nèi),結(jié)果顯示,老鼠的壽命倍增,同時(shí)變得更健康。另外,用這種抗氧化劑制作的眼藥水令一些因老年病致盲的馬、狗和兔子恢復(fù)視力。斯庫(kù)拉喬夫還把自己當(dāng)作“小白鼠”,治好了一只眼睛的白內(nèi)障。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)還在進(jìn)行臨床實(shí)驗(yàn),有科學(xué)家力挺,也有無數(shù)質(zhì)疑。從理論上來講,相對(duì)于端粒學(xué)說,僅憑抗氧化劑就實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)生似乎太簡(jiǎn)單。人們的質(zhì)疑主要在三個(gè)方面:首先,人體就像一個(gè)巨大的“生物化學(xué)工廠”,簡(jiǎn)單一個(gè)“抗氧化”不可能解決全部問題。其次,氧化物自由基可以引發(fā)多種疾病,就算抗氧化物在一定程度上可以對(duì)抗自由基,但阻止不了在發(fā)育過程中人可能出現(xiàn)的感染病菌、基因突變、代謝問題、癌細(xì)胞侵襲等。最后,人體一共有10的14次方個(gè)細(xì)胞,這是個(gè)天文數(shù)字,這種抗氧化劑怎樣才能注入到每個(gè)細(xì)胞當(dāng)中呢?是讓人吃,還是注射?

  線粒體代謝狀態(tài)影響壽命

  一些理論認(rèn)為,線粒體作為細(xì)胞能量的發(fā)動(dòng)機(jī),在人體老化過程中扮演著關(guān)鍵角色。它除了供給人們有用的能量以外,還會(huì)產(chǎn)生有害的副產(chǎn)品——活性氧自由基,這些自由基會(huì)攻擊并損害多種細(xì)胞成分。最終導(dǎo)致細(xì)胞因無法修復(fù)而喪失維持其重要功能的能力,機(jī)體開始老化。另一些研究也顯示,在真菌、蠕蟲和蒼蠅中,某些線粒體機(jī)能障礙會(huì)延緩衰老,但作用機(jī)制尚未確定。

  線粒體

  線粒體

  哥特堡大學(xué)細(xì)胞與分子生物學(xué)院研究小組發(fā)現(xiàn),有一組名為mtc的線粒體蛋白與這種老化過程調(diào)控有關(guān)。mtc蛋白是合成線粒體所需要的正常蛋白質(zhì),但它還能影響基因組的穩(wěn)定性,并影響細(xì)胞清除損壞及有害蛋白質(zhì)的能力。當(dāng)細(xì)胞缺乏某種mtc蛋白時(shí),其他mtc蛋白就會(huì)自行調(diào)整,發(fā)展出一項(xiàng)新功能:它們會(huì)得到更多的加固基因組的信號(hào),以此與蛋白質(zhì)損傷抗衡,從而延長(zhǎng)壽命。這種“mtc依賴型老化程度控制”所使用的信號(hào)路徑,與“卡路里限制”策略所激活的路徑相同。

  另有研究證明,線粒體dna(mtdna)損壞也會(huì)導(dǎo)致衰老。

  生長(zhǎng)激素和胰島素影響衰老

  美國(guó)研究人員對(duì)猴子進(jìn)行了20年的研究后總結(jié),在飲食中減少攝取卡路里,可延長(zhǎng)其壽命,它們死于心臟病、癌癥和糖尿病的幾率也減至三分之一。科研人員過去對(duì)酵母菌、蠕蟲、蠅類和嚙齒類動(dòng)物的研究也得出類似結(jié)果,這些都能夠證明控制卡路里的攝入能夠延長(zhǎng)動(dòng)物的壽命。這似乎意味著,人類可以通過減少飲食,來延長(zhǎng)壽命。

  也許控制進(jìn)食時(shí)延緩衰老的一種辦法

  也許控制進(jìn)食時(shí)延緩衰老的一種辦法

  科學(xué)家接著對(duì)此進(jìn)行了深入的研究。他們終于找到了控制卡路里攝入延長(zhǎng)壽命的生物學(xué)基礎(chǔ):生長(zhǎng)激素以及胰島素信號(hào)途徑在其中起著關(guān)鍵作用。南伊利諾斯州大學(xué)的andrezejbartke的研究組通過對(duì)正常小鼠和不能制造生長(zhǎng)激素的突變小鼠進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)突變小鼠明顯地降低了胰島素水平,并且與正常小鼠相比,其壽命更長(zhǎng)并且衰老得更為緩慢。并且,近年來的研究顯示,類似胰島素的分子可以影響很多生命體的衰老及生命周期。

  基因里隱藏著衰老和長(zhǎng)壽的秘密

  大量研究資料證明物種的平均壽命和最高壽命是相當(dāng)恒定的,所以,物種的壽命在一定程度上是受遺傳基因控制的,所以在動(dòng)物或人體內(nèi),自然會(huì)有相關(guān)的基因,科學(xué)家將其稱為“衰老基因”或“長(zhǎng)壽基因”。衰老基因和長(zhǎng)壽基因并不是單指某個(gè)基因而言,是泛指那些具有引起或延緩衰老作用的基因?茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)與衰老和長(zhǎng)壽相關(guān)的基因主要有以下幾個(gè):

  terc基因。terc基因可以操縱生成端粒酶。在英國(guó)科學(xué)家發(fā)表于《遺傳學(xué)》雜志上的一篇論文中,他們通過研究發(fā)現(xiàn),攜帶terc基因的人,端粒更短一些,這種情況與那些沒有攜帶terc基因、比他們年齡大3至4歲的人相似,換句話說,攜帶terc基因的人的衰老速度快3至4年。terc基因的發(fā)現(xiàn)被《時(shí)代》評(píng)選為2019年十大科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

  研究發(fā)現(xiàn)存在長(zhǎng)壽基因

  研究發(fā)現(xiàn)存在長(zhǎng)壽基因

  daf-16基因。英國(guó)伯明翰大學(xué)的羅賓?梅爾團(tuán)隊(duì)比較了4種關(guān)系密切的蠕蟲的壽命、抗藥性以及免疫力情況,他們發(fā)現(xiàn),daf-16活性的差異同壽命、抵抗力和免疫力相輔相成:daf-16的活性越高,蠕蟲的壽命越長(zhǎng),抗感染的免疫力越好。

  sirt1基因。波士頓兒童醫(yī)院howardhughes醫(yī)學(xué)研究所frederickw.alt博士和同事共分析了sirt基因家族的7個(gè)成員,并且發(fā)現(xiàn)由sirt基因產(chǎn)生的酶——脫乙酰酶能夠活化多種靶標(biāo)分子。實(shí)驗(yàn)證明,小鼠sirt1基因能夠抑制細(xì)胞生存。他們因此推測(cè)提高哺乳動(dòng)物的sirt1基因可能會(huì)促進(jìn)長(zhǎng)壽。

  sir2基因。哈佛醫(yī)學(xué)院paulf.glenn老年病實(shí)驗(yàn)室主任分子生物學(xué)家davidsinclair博士和同事發(fā)現(xiàn),4種sir2基因都與壽命的延長(zhǎng)相關(guān),并且整個(gè)sir2家族基因都與控制壽命有關(guān)。sir2基因是首先被確認(rèn)的長(zhǎng)壽基因之一。

  存在長(zhǎng)壽基因

  存在長(zhǎng)壽基因

  pha-4基因。美國(guó)加州索爾克研究院生物專家安德魯·迪林領(lǐng)導(dǎo)的研究組發(fā)現(xiàn),蚯蚓一旦吃了“關(guān)掉”pha-4基因的細(xì)菌,即使他們節(jié)食,壽命也不比正常的長(zhǎng)。而另一個(gè)測(cè)試發(fā)現(xiàn),如果擁有pha-4基因,蚯蚓即使維持正常飲食,壽命也會(huì)延長(zhǎng)20%至30%。更令人驚喜的是,這樣的蚯蚓除了比它的同類長(zhǎng)壽,也比其他蚯蚓更有活力。

  cetpvv突變基因。愛因斯坦醫(yī)學(xué)院衰老研究所的nirbarzilai博士率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn),腦功能良好的老年人中,帶有cetpvv突變基因的老年人是沒有此基因的老年人的2倍。在活到百歲的老人中,具有cetpvv的人數(shù)占75%,而且攜帶cetpvv的老年人明顯具有較大的脂蛋白顆粒。cetpvv突變可以改變膽固醇酯蛋白。它預(yù)示了cetpvv不僅能夠延年益壽,還能夠保護(hù)大腦認(rèn)知功能的完整性。

  foxo3a基因。德國(guó)基爾大學(xué)醫(yī)學(xué)院的一項(xiàng)調(diào)查表明,人體dna中存在一種名為“foxo3a”的基因能夠助人長(zhǎng)壽,而與年輕人相比,這種基因存在于百歲老人體內(nèi)的情況更加普遍。此外,這項(xiàng)研究還確定了當(dāng)foxo3a基因在dna上的一個(gè)含氮堿基上出現(xiàn)時(shí),人健康地活到90歲的幾率就會(huì)更高。

  反調(diào):長(zhǎng)生不老只是遺傳缺陷

  科學(xué)家還在苦苦尋找長(zhǎng)壽基因、控制衰老的時(shí)候,最新的一項(xiàng)研究卻顯示,長(zhǎng)生不老只是遺傳缺陷,是不利于進(jìn)化的。2019年10月,巴西圣保羅大學(xué)的進(jìn)化生物學(xué)家安德烈馬丁斯(andremartins)發(fā)表了這一研究結(jié)果。他通過計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果顯示,在試驗(yàn)對(duì)象中,出現(xiàn)老齡化的群體,往往變得對(duì)種群更加地有利。而我們認(rèn)為可以長(zhǎng)生不老,“不朽傳說”中的物種,實(shí)際情況中卻處于劣勢(shì)地位。因此,生物學(xué)家推測(cè)一個(gè)“長(zhǎng)生不老”的種群,可能是一種遺傳上的缺陷。出現(xiàn)老齡化或者說存在死亡更新的種群顯得更有競(jìng)爭(zhēng)力,而進(jìn)化對(duì)一個(gè)種群而言,是個(gè)非常有利的消息,當(dāng)存在變異或者某型功能上的變化時(shí),可以使種群中的每一代稍微或者更好地適應(yīng)新的環(huán)境。如果一個(gè)種群是“長(zhǎng)生不老”的種群,那么該種群的進(jìn)化就顯得“停滯不前”,對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力就差。

  永葆年輕只是人類的美好想象

  永葆年輕只是人類的美好想象

  所以,我們看到的是,一個(gè)具有明顯衰老和死亡的種群會(huì)很快適應(yīng)環(huán)境,因?yàn)槿绻贿m應(yīng)環(huán)境,它們就會(huì)被滅絕掉。這種適應(yīng)性在某種程度上彌補(bǔ)了部分死亡對(duì)該種群構(gòu)成的不利影響。雖然,安德烈馬丁斯的模型很詳細(xì)地進(jìn)行各方面的考慮,但是該模擬并不能與現(xiàn)實(shí)世界中的復(fù)雜程度進(jìn)行比擬,而我們現(xiàn)實(shí)的世界的特點(diǎn)就是變化快,而且未知的元素很多。

  結(jié)語

  在現(xiàn)階段,衰老、死亡還是人類不可抗拒的,也許再過幾年幾十年或者上百年,人類可以真正明確衰老的機(jī)制并能夠控制衰老的進(jìn)程。那是一個(gè)很美好的夢(mèng),在這個(gè)夢(mèng)實(shí)現(xiàn)以前,我們只有遵循自然的規(guī)律,盡力讓自己的每一天每一小時(shí)過得有意義,讓自己的心靈保持年輕。這個(gè)我們還是可以做到的。

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