第九章 衰老逆转和延缓衰老
在回答衰老能不能逆转问题之前,首先要明确什么是衰老。在“衰老的重要现象”和“基因阻遏平衡论”章节中已经对衰老的定义进行了讨论,“衰老的定义就是:任何与年龄有关的普遍功能下降均属于衰老。衰老的实质是代表细胞功能的基因被阻遏。”基因衰老导致细胞衰老,细胞衰老导致组织、器官、整体衰老。可见如果能逆转基因的衰老就可以逆转细胞的衰老。衰老逆转是指使老细胞(基因)变得比原来年轻,延缓衰老指的是推迟衰老的进程,两者都可以称为抗衰老。有关延缓衰老问题已有许多文献综述,但是讨论衰老逆转的文献却寥寥无几,本章中对这两部分内容进行讨论。
一、
衰老逆转
衰老逆转又称为返老还童(rejuvenescence)似乎是学术界的禁区,因为人们都熟悉“衰老是不可抗拒的自然规律”的论断。本节中列举事实,从基因、细胞等不同水平证明衰老逆转的存在和可操作性。
(一)衰老逆转尝试
1、宗教 延缓衰老,延长寿命,自古以来就是人们关注的热点。但由于对自然和人类生命历程中的许多现象和问题认识不清或不能解释,在这方面的进展一直很缓慢。于是,有些人把希望寄托在宗教上,希望虔心崇拜的神灵使自己灵魂不死,佛教的和尚、尼姑禁欲,行善,从容面世;中国的道士想通过求仙,练气,炼丹,吃“仙草仙药”,来达到“长生不老”的目的;信奉上帝的主教、神甫、教士认为“万能的主”可以让他忠实的信徒“灵魂升天”。诚然,宗教赋予人们的开朗、从容、温和、乐观有利于长寿。
但宗教信徒心目中的神、仙却不会让他们长生不老,盲目迷信宗教,不但不能延缓衰老,延长寿命,有时甚至会危害健康,危及生命。
2、微量毒物 有人用KCN、DDT等处理涡虫,可使其‘返老还童’;我国学者发现,微量nicotin能延长果蝇寿命,国外称之为‘应激效应’。
3、病毒转染 体外培养人的成纤维细胞只能分裂50代左右,如果用病毒转染以后某些成纤维细胞可以转化为永生的细胞,失去衰老属性,但是此种成纤维细胞有发生肿瘤的特性,如何使成纤维细胞既正常又不衰老呢?有人用不耐热的猿病毒(40T)转染人成纤维细胞,使其永生化。将这种永生化的细胞加热到40℃培养,永生性质即会消失,成为“正常的”可以衰老的细胞。加热使这些细胞出现衰老表现是暂时的,温度下降(37℃)以后永生特性又会出现。因为存在导致肿瘤的可能性,所以该方法缺乏明显的治疗学意义。
4、移植疗法
将年轻动物或人胚胎浸出液、组织甚至器官移植入老年人体内,以求返老还童,是一种古老的治疗方法。如将狒狒或犬的睾丸移入老年人体内希望恢复性功能。给老年鼠输入同系青年鼠干细胞的同时,植入胸腺组织或胸腺上皮细胞,结果老年鼠的免疫功能、抗感染和抗肿瘤能力都有明显提高,甚至可能起到促进老年鼠“返老还童”的作用。
国外有人报道用移植的方法来治疗动物的老年病。Li-H等人指出,许多小鼠的生理节律随年龄增加而逐渐减弱或消失,而上交叉核(SCN)是哺乳动物生理节律的主要起源点,老年鼠的这种生理节律丧失可能与SCN损害有关,他们把带有SCN的胎儿组织移植给老年鼠,其生理节律又逐渐重现。
移植疗法在纯系动物实验中取得了使某些功能衰老逆转的疗效,但是到目前为止临床治疗方面往往不成功,主要原因是因为人类之间的移植难以找到移植抗原完全合适的供者,移植来的细胞不久会被受者排斥。如果能用自身细胞培养出需要移植的组织,无疑移植疗法在恢复机体功能方面会取得明显疗效。
(二)天然存在的衰老逆转现象
1、有性生殖 孩子来源于父母亲年龄却低于父母亲,这其中就存在衰老逆转的过程(参见第七章图7.1)。已知多细胞生物的体细胞和生殖细胞都来自于受精卵,如果不考虑分化出现的早晚,生殖细胞和体细胞在同一个体应该已经有相同的存活时间,如体细胞存活了20年,生殖细胞也存活了20年。体细胞和生殖细胞都会随着分裂代数的增加逐渐衰老,但是一旦形成受精卵,生殖细胞会衰老逆转,表现在几个方面:
(1)生殖细胞衰老逆转无年龄限制 生殖细胞衰老逆转似乎无年龄限制,40岁母亲生出的孩子像20岁母亲所生孩子一样年轻,好象生殖细胞在形成受精卵之前是不计年龄的。
(2)衰老的生殖细胞与年轻的生殖细胞相同 不仅母亲的年龄对后代的寿命无累加效应,而且老卵子与年轻卵子受精后所形成胚胎的寿命也没有显著不同。人类的卵子排出后可以保持受精能力10余小时,那刚排出(年轻卵)即受精和行将衰老时受精对胚胎将来的寿命有什么影响呢?未见人和动物卵细胞受精时间显著影响后代寿命的报道。蜂王可以在体内贮存雄峰的精子,精子的贮存时间对后代的寿命也不显示累加效应。
(3)受精卵潜能 通常一个受精卵发育为一个胚胎,个别情况下一个受精卵可以发育为2个甚至更多的胚胎。在人类单卵双生属于一个受精卵发育为2个胚胎,这2个胚胎为同基因型。问题是单卵双生个体的寿命是不是低于单卵单生者呢?目前没有资料表明单卵双生子(女)的寿命低于单卵单生者。显然,不仅生殖细胞在受精前不计寿命时间,而且在形成受精卵之后一段时间内也是不计时间的。有人用动物实验证明,受精卵分裂3次以内,即8细胞以前每个细胞都可以分化为完整的个体,过后即失去这种全能性。
2、依靠枝条增殖的植物 某些植物可以通过非有性生殖繁殖,原来的植株死亡了,原有植株的某些部分会增生成为新的植株,这些由衰老植株产生的新植株不显示衰老的迹象。
3、肿瘤发生 肿瘤细胞失去衰老的属性,其某些细胞在培养状态可以成为永生细胞,肿瘤发生在老年人较多,但是肿瘤发生不属于衰老,而且是衰老事件的突破。肿瘤虽然不属于正常细胞,但是至少可以证明真核生物可以衰老逆转。关于肿瘤发生问题在第四章,第七章,第八章,第十一章已有较多交代,请参见有关章节。
(三)细胞融合
通过细胞融合至少可以使某些基因避免衰老的命运。用抗原免疫小鼠,可以刺激小鼠的B淋巴细胞产生抗体,该种抗体产生细胞经过若干代(10余代)细胞分裂后即停止产生抗体;体外培养小鼠的抗体产生细胞的结果与体内实验相同,最终表现为细胞分裂停止,抗体产生减少,细胞衰老死亡。B细胞接受抗原刺激以后,经过增殖和分化最终成为浆细胞,可以大量产生抗体。骨髓瘤细胞(myeloma)是一种由浆细胞恶变的肿瘤细胞,具有永生特性。有的骨髓瘤细胞株保持抗体产生能力,有的株失去了抗体产生能力。
取可以衰老的产抗体B淋巴细胞与不产生抗体不衰老的骨髓瘤细胞融合,使两种细胞的细胞膜融合成为一个细胞,叫做杂交瘤细胞(hybridoma)。使用选择培养基(HAT培养基)筛选掉没有融合的骨髓瘤细胞,经过不断的培养去掉可以衰老的正常B细胞,再通过检测保留产生抗体的细胞,最终可以得到不衰老的产生抗体的杂交瘤细胞,这种杂交瘤细胞保留了正常B细胞产生抗体的特征和骨髓瘤细胞不衰老的特征。可以说B细胞中的抗体产生基因在杂交瘤中得到了不衰老的性质。示意图见图9.1。
(四)克隆
通过细胞融合的方法可以使某些基因避免衰老,通过克隆的方法可以使所有的基因衰老逆转。克隆(clone)指无性增殖细胞系,该词最早源于园艺学中的植物插枝繁殖。
蝌蚪的体细胞已经发生分化,迟早要发生衰老死亡。Gurdon在克隆蛙方面做了大量工作,他从一种蝌蚪(遗传上只有一个核仁)的肠上皮细胞取出细胞核,移入另一种遗传上有两个核仁的爪蟾未受精卵中,这个未受精卵事先用紫外线照射破坏其中的核,这种接受核的卵细胞中有一些可以发育为囊胚,其中少数可以发育为蝌蚪甚至成蛙(图9.2)。成蛙所有细胞均有1个核仁,说明所有的细胞遗传物质来自移入的细胞核。
克隆羊的过程与克隆蛙的过程基本相似。
克隆蛙和克隆羊的培育成功在一定意义上反映了衰老基因的逆转过程,这种逆转过程按照“基因阻遏平衡论”的观点是启动第一级基因导致的级联反应,其中间发生的过程多数并不完全清楚。
未受精卵 紫外线 紫外线照射去核卵 抗原免疫 图9.2 核移植克隆非洲爪蟾 小肠上皮细胞 蝌蚪 核移植 小肠上皮细胞核

(五)治疗性克隆
把病人的体细胞移到去核的卵母细胞并经一系列的处理发育至囊胚取得成功。用病人的体细胞移植到去核的卵母细胞内,经过一定的处理使其发育到囊胚,再利用囊胚建立胚胎干细胞,在体外进行诱导分化成特定的组织或器官,如皮肤、软骨、心脏、肝脏、肾脏、膀胱等,再将这些组织或器官移植到病人身上。利用这种方法,将从根本上解决同种异体器官移植过程中最难的免疫排斥反应,同时还使得组织或器官有了良好的、充分的来源。由于大多数哺乳动物类的胚胎发育过程非常相似,应用同样技术,将会促进畜牧业、动物业、制药业等方面的蓬勃发展。目前,组织器官制造领域是全球高科技竞争最激烈的领域之一,各种再生或实验室培养的骨头、软骨、血管、皮肤以及胚胎神经组织都正在人体上试验。肝脏、胰腺、心脏、耳朵以及手指也正在实验室中成形。
关于治疗性克隆的研究,当前是世界范围内的一个大热门,较近的一个例子是英国科学家将携有人类基因的猪心脏移植到10只猴子体内,结果有两只猴子体内的“猪心”跳动了60天。上海科学家不久前也曾在白鼠身上成功培植出酷似人耳的组织。
(六)基因治疗
尽管衰老个体染色体畸变增加,突变基因的数目上升,但是大部分细胞的基因依然是正常的。关于衰老发生是基因一级结构改变还是表达改变的问题,在“基因阻遏平衡论”等章节已经有详细论述,我们的结论是:衰老发生的本质原因是基因表达改变,而不是由于DNA一级结构的改变。这就为衰老的基因治疗提供了基础,基因治疗的目的是改变基因的表达,而不是导入新的基因。导入或在细胞环境中加入启动物质,使细胞成为年轻的细胞。RNA与蛋白质联合影响基因的结构和表达,基因的表达又影响RNA和蛋白质(参见“RNA群基因启动模型”)。
Rattan-SI认为人体内有一组存活基因(Vitagenes)控制着人类的寿命和衰老过程,存活基因转变成衰老基因(Gerontogenes)是衰老的标志,他提出保持或恢复存活基因活性,可以延缓衰老,减少老年病的发生,从而延长寿命。Murakami-S等人却提出,人体中有一组衰老基因,这些基因的超表达可以导致衰老。酪氨酸激酶受体基因可以编码酪氨酸激酶的受体,调节机体的抗压能力,延长寿命,动物试验表明,酪氨酸激酶受体的超表达可延寿40-100%(平均65%)。
另外,Perez-GI等人发现,Bax在哺乳动物卵巢的颗粒细胞和卵母细胞都有表达,它可能是卵巢细胞死亡的关键。他们发现年轻的雌性Bax-/-小鼠,卵巢中原始卵泡是野生型(Bax+/+)小鼠的3倍,而且这种状况可以维持到老年。年老的Bax-/-雌鼠与年轻雄鼠同笼不能受孕,但可得到Ⅱ期卵母细胞。老年Bax-/-雌鼠注射外源性促性腺激素,可发生超排卵,一些卵母细胞还能体外受精并形成胚胎,所以选择性破坏Bax功能,可以延长卵巢寿命。
国外还有报道,年龄相关的肌肉功能损伤,主要是因为肌肉不能持续地修复损伤,而动物实验表明,老的腱细胞增殖能力降低的原因是胰岛素样生长因子Ⅰ(IGF-Ⅰ)mRNA不再表达(实验检测了原代、第6代和第13代腱细胞的IGF-Ⅰ受体mRNA和IGF-ⅠmRNA的表达,发现IGF-Ⅰ受体mRNA在三代细胞均表达,而IGF-ⅠmRNA只在原代和第6代表达),所以对这种年龄相关肌损伤的基因治疗,其基础就是把重组的腺体相关病毒介导的胰岛素样生长因子Ⅰ注射转移给肌肉,使之在不同肌纤维超表达,活化卫星细胞,刺激肌肉再生。动物实验表明,在年轻鼠,IGF-Ⅰ的表达可使其肌群体积平均增加15%,肌力平均增加14%;对老年鼠,IGF-Ⅰ可明显防止年龄相关的肌改变,与未注射的老年鼠肌肉相比,其肌力增加27%,肌群体积和肌纤维类型分布与年轻鼠相似。
为确定细胞色素P450酶的基因型CYP2D6还是CYP2C19有利于长寿,有人检测了241名丹麦九十岁以上和100岁以上的老人的CYP2D6和CYP2C19,发现CYP2D6由于缺乏Handy-Weinberg 组分而有利于长寿,CYP2C19由于有Handy-Weinberg 组分而不利于长寿。用一些方法,可以使年轻人的CYP2D6基因型增加7.7%,老人的CYP2D6基因型增加10-11%,从而延长寿命。
现在人们认为,由于细胞每次分裂,其端粒都变短,所以正常细胞分裂若干代后必然死亡。而肿瘤细胞表达的端粒酶可以阻止端粒变短,所以只有肿瘤细胞是不老的。最近的研究表明,把端粒酶基因插入正常细胞,可以使正常细胞也不老。
总之,基因治疗是当今抗衰老研究的一个热点,也还有许多问题有待进一步探讨。
(七)衰老逆转与长生不老 人类的死亡不是一个随机的过程,而是随着年龄增加死亡率上升。就算衰老逆转了,年轻的状态恢复了,个体是不是可以长生不老呢?也不行。见图9.3。三条曲线分别代表实际的,不衰老个体的,寿命大幅度延长以后的人类年龄与死亡率关系曲线。从图中可见不衰老个体并不是不死亡,而是死亡率不随年龄的增加而增加,如果人类保持年轻时的死亡率,据推算个体的平均寿命可以达到1000年。
抗原免疫小鼠

二、延缓衰老
(一)体育运动和气功
适当的体育活动和练气功有抗老保健作用。但是“生命在于运动”,这句带有哲学色彩的论点中,“运动”所指不应该是体育活动。“运动”在哲学上指:运动是物质的固有性质和存在方式,所以不应该将跑步、做操等体育活动与生命划等号,适当的的体育活动有抗老保健作用,过量的活动可能适得其反。
(二)中草药
长期以来学者们作了大量探索,从实践中逐步完善了抗衰老中药的筛选方法,初步建立了以药性温和的补益药为主的抗衰老中药体系。通常将防衰抗老中药分为5类:
1、补肾阴药物:玉竹、黄精等;
2、补肾阳药物:补骨脂、菟丝子等;
3、阴阳兼补药物:黄精加补骨脂等;
4、补气药物:人参、党参等;
5、补血药物:当归、阿胶等。
现代研究进一步阐明了这些药物抗衰老的具体机制,如:人参、麦冬、丹皮、生地、鱼腥草等可稳定溶酶体而抑制溶酶体酶损伤,增强自由基的清除能力,减低脂质过氧化损伤,从而延缓衰老;大黄可影响中枢胆碱能神经化学而改善衰老变化;黄芪、当归可提高SOD酶活性,抑制脂质过氧化反应而延缓衰老;枸杞可提高皮肤免疫防御功能,预防老化;另外,熟地黄、天门冬也可抗氧化,抗衰老。
(三)合理饮食:
前面已经提到,良好的精神状态,营养均衡的饮食,都有利于长寿。古人也意识到了这一点,如我国古代的圣人孔子以乐观开朗为养生之本,在饮食上还提出了“八不食”(霉变粮食、不新鲜的鱼肉不食,变质的蔬菜不食;颜色变样的食物不食,变味食物也不食;食物烹调不当不食,佐料使用不当的饭菜不食,市售酒和熟肉不食)。医圣张仲景强调饮食需要主食为五谷相兼,粗细搭配;副食中菜肴的性味与烹制的味道要相适合;所用的饮食与四季气候变化相适合,饮食原料都要选用新鲜的。这些做法对于增强机体免疫力,抗病延年都有一定作用。
(四)环境
1、温度 环境温度对冷血动物体温有明显影响,降低环境温度可以使某些鱼类的寿命延长。有人估算,如果人的体温能降低2~3度,寿命可延长25~40年。这不能仅归因于代谢减慢,可能还跟改善后半生的免疫功能恶化有关。但在恒温动物中尚未发现长期适当降低体温的方法,有人用钙离子注入猴丘脑下部,可降低体温4℃左右。
2、空气负离子 空气中带有负电的微粒称为空气负离子,适当浓度的负离子能延缓衰老,但我国学者发现,在近距离、长时间、和高浓度人工负离子条件下,会加速果蝇和小鼠的衰老。这可能和伴随高浓度负离子的产生而出现的强静电场、臭氧和离子风有关,有关负离子的抗衰老作用尚需进一步研究。
(五)抗衰老药物和食品
1、抗氧化剂 国外有人报道,尽管鸟类的新陈代谢率很高,但它们的最长寿命(MLSP)却比同样大小的哺乳动物长得多。进一步研究发现,金丝雀(MLSP=24)和长尾小鹦鹉(MLSP=21)的心脏线粒体的H2O2产生速率比小鼠(MLSP=3.5)要低的多。用特殊的抑制因子实验证明,呼吸链中的复合体Ⅰ和Ⅲ与这些差异有关,鸟类H2O2产生少的主要机制是线粒体的低氧耗(长尾小鹦鹉)和线粒体的自由基漏出少(金丝雀),故认为线粒体自由基的产生速率对衰老速度的影响比新陈代谢率对衰老速度的影响更大。所以早期就有人指出,食物中补充抗氧化剂可在一定程度上延长小鼠平均寿命。提到较多的有以下几种:
(1)维生素E:实验表明,在小鼠饲料中加入0.5%维生素E,平均寿命可延长30%。在细胞传代过程中,加入维生素E,细胞的分裂次数可以由50次增加到120次。其理论依据是针对“自由基学说”的,认为维生素E可以抵消细胞内引起衰老的“自由基”的积聚,增强免疫功能。有的学者对此有不同看法,故对其抗衰老的价值和应用还有待深入研究。
(2)氯脂醒:使糖代谢走五碳糖途径,加速细胞代谢。它明显抑制一系列氧化酶活性,能清除神经细胞中的脂褐素,使雄鼠寿命延长27.3%,也可使其最高寿命延长39.7%。
(3)辅酶Q:辅酶Q是呼吸链中的一种电子载体,人们曾非常关注它的抗氧化作用,认为它可以预防和治疗多种功能紊乱,包括衰老。但后来的研究又证明,在不同的条件下,这种电子载体可以转变成有活性的自由基启动子,而且它抗氧化的反应产物,还可以刺激氧自由基的形成。所以,辅酶Q的抗衰老作用还有待进一步研究。
(4)去异戊烯:通过对狗和小鼠的实验证明,去异戊烯可以提高超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,清除自由基,增强免疫,预防肿瘤而延寿。
但有动物实验表明,从中年开始饮食补充抗氧化剂,不会改变动物的寿命和疾病发生。Lipman-RD等人给C57BL/6小鼠从18个月开始饮食补充维生素E、褪黑素或草莓提取物,结果发现,与对照组(到中年不改变饮食)相比,实验组小鼠的寿命和疾病发生无明显改变。所以,抗氧化剂的抗衰老作用及其补充方式和时间还有待进一步研究。
2、抗交联药物 如β-氨基丙青、青霉胺等,在对大鼠的实验中,发现这些药物可以阻止胶原熟化,延长大鼠平均寿命。
3、免疫调节剂 美国和欧洲150多个研究中心的研究证明,胸腺素对防止衰老大有希望。有人给老年人注射小牛胸腺提取物10天后,其免疫功能有一定提高。切除胸腺的小鼠生存期从原有的三年变为六个月,寿命缩短到六分之一;用具有免疫活性的淋巴细胞给小鼠注射,能延长寿命。有人用非特异性免疫功能刺激剂——植物血凝素(PHA)进行抗老实验,经过近两年的观察,发现PHA能增强体质、体力,增加食欲,使精神好转,记忆力提高,性功能改善,面部皱纹减少,皮肤弹性增加,各种化验指标、功能测定都有不同程度好转。另外,多核苷酸也能提高细胞免疫,诱导干扰素形成,延缓衰老。
4、膜稳定剂 溶酶体膜破裂会导致多种水解酶外溢,引起细胞溶解死亡,这是溶酶体导致衰老的原因。各国研究指出:膜稳定剂氢化可的松、阿斯匹林等都有延寿效果。Bellamy发现,泼尼松能延长短命小鼠寿命,实验组LD50为700天,对照组在440天内全部死亡。
5、抗衰老食品 某些食品如银耳、木耳、蜂蜜等能减缓人群生物学年龄的增长。一些食物成分对免疫反应也有直接影响,如氨基酸即可影响免疫系统:缬氨酸的缺少可以改变体液免疫反应,而对细胞免疫影响较小,而赖氨酸的缺乏,则降低两种反应。也有人认为某些氨基酸可以影响脑神经介质的合成,如有实验证明,缺乏色氨酸的饮食使大鼠的生长和成熟过程推迟,可使20月龄大鼠象10月龄那样年轻且具有生殖能力;而饮食中较高的酪氨酸含量,可明显阻止衰老和成熟过程,使小鼠寿命延长50%。可能是由于这些氨基酸与脑中神经介质5-羟色胺、去甲肾上腺素等的合成有关。另外,饮用发酵乳品,以引入大量乳酸杆菌,减缓自体中毒而延缓衰老的方法,虽无很多实验依据,在长寿地区也很受青睐。
现在,越来越多的人开始关注微量元素,微量元素是一类重要的营养物质,凡在体内具有抗氧化作用的微量元素都有抗衰老作用,统称为抗衰老微量元素,如硒、锰、锌、铜等。此外,凡具有预防某些老年性疾病的微量元素,也相应的具有抗衰老作用,也属抗衰老微量元素之列。研究表明,硒有抗环氧化物和过氧化物作用,能增强免疫功能,延缓衰老;锰是体内多种酶的辅助因子,与机体的抗氧化能力有关。动物实验观察到锰有抗衰老作用,被誉为“长寿金丹”。锌能增强机体免疫功能,有明显抗衰老作用;铬可预防糖尿病、动脉硬化等成人病;钴对预防心血管病有良好作用。鱼、瘦肉、蛋、海产品、黄豆、坚果类食物和粮食的麸皮、胚芽等都含有较丰富的微量元素。所以平常注意合理的饮食营养,从食物中摄取、补充微量元素,必将有利于抗衰防老,防病益寿。
另外,Veyrat-Durebex-C等人用4-28月龄的Wistar-Lou鼠,雌雄各10只作实验,他们让实验组鼠自己选择营养成分,而对照组鼠则给予标准饮食,发现雌雄鼠均有年龄相关改变,随年龄增加,它们更喜欢吃脂肪而不再是糖类,蛋白质摄入量也降低,寿命曲线显示,自己选择营养成分的鼠死亡率比对照组鼠低,这表明允许鼠自己选择摄入的营养成分,可以延缓衰老。
(六)延迟生育年龄
长寿的雌果蝇与长寿的雄果蝇交配,再从它们的后代中选长寿者育种,经过几代后果蝇的寿命会大大增加,如果育种一直进行,果蝇的寿命会不断上升,甚至有人认为好象没有明显的边界。在小鼠也培养出长寿品系。著名动物生态学家Dawkins设想,禁止人类在一定年龄之前生殖,如40岁以前。经过几个世纪以后,最低结婚年龄限制可提高到50岁。照此坚持下去,人类寿命可提高到几个世纪。
(七)细胞冷冻及人体冷冻学
四十年前,美国的海尔弗利克教授发现了胎儿细胞在试管内只能分裂五十次的规律,即“海尔弗利克界限”。我们知道,人是由受精卵发育来的,卵子受精后,分裂一次变为两个,再分裂一次变为四个,以此类推细胞数成倍增加。成人约有五十万亿个细胞,此时受精卵大约已经经历了四十次的分裂。人到七十岁时,细胞分裂的代数离五十相距更近,靠近界限了,要再长期活下去就会有困难。根据“海尔弗利克界限”推算,人的寿命是120岁,这与现在的百岁老人年龄相一致。科学家认为,细胞里可能藏着一个小小的“寿命钟”,控制着细胞的分裂次数。各种动物细胞内的“钟”是不同的,甚至每种动物个体的“钟”也有不同,有的走得长一点,有的短一点。老人的“钟”走到四十次,接近停止了,而胎儿的“钟”才刚刚开始启动。老年学家确信,“寿命钟”存在细胞核的染色体内。如果把细胞在液氮中冻结起来,冷到摄氏零下近二百度,细胞内的“钟”就会暂时停止走动。解冻后,细胞的“钟”会依所剩次数继续走下去。在某种程度上说,我们只要让细胞长期处于冰冻状态,就能将生命永远保存着。生物学家正在努力实现将人的器官与组织甚至整个人体冻存起来,长期保存。那时,不仅器官与组织可以长期保存,人的寿命也可延长。现在,国外已有人迅速冷冻保存患不治之症的人,等科学发展到可治之时再复苏。美国免疫学家麦克劳顿认为,从刚成年的人身上抽出T细胞冷藏,四十年后,当人衰老时,再把本人的T细胞解冻,重新注入体内,就可使其退化的免疫系统重新活跃起来。此法也还有待进一步研究。
(八)激素疗法
据报道,生长激素、甲状腺激素等都能延缓胶原中与年龄相关的变化,而皮质类固醇激素却抑制胶原合成,与衰老有关。睾酮、雌激素也可延缓衰老。生物学家曾实验把小鼠的垂体切除,断绝其释放能抑制人体利用甲状腺激素的死亡激素DEC,每天再给实验鼠注射甲状腺激素,小鼠的免疫功能与心血管功能保持年轻时的水平,但这也只是动物实验而已,还不能应用于人类。早在三十年代,德国还有人提出服用动物脏器(如甲状腺)返老还童法,结果用之不当,反而造成人体生理功能失调。现在,褪黑素抗衰老又是一个热潮,但它引起的肌肉松弛也是一个难题。所以,激素疗法在人类长寿医学中的应用尚有待进一步研究。
(九)限食
关于限食对抗衰老的作用,Makinodan等曾用(NZB×NZW)F1杂交鼠进行实验,在含22%蛋白质、50%植物油的饲料中,分成限食组(10热卡)和正常组(20热卡),发现仅由于减少1/2热量摄入的限食组,有2/3小鼠的平均存活时间延长,最长存活时间超过2倍。现在认为,动物总的能量摄取量是影响衰老过程的主要因素。由于衰老过程的表现具有普遍性,以此类推,人类也可以通过适当限食的方法达到延年益寿的目的。在10万只小鼠的实验中,饱食组平均寿命为24个月,最长寿命为32个月;限食组平均寿命为36个月,最高寿命为46个月。小鼠的一个月相当于人的3年左右。如此推算,采取适当限食措施后,可使人的平均寿命由72岁延长到108岁;最高寿命也可从96岁延长到135岁。
另有实验证明,年幼时限食的小鼠,免疫系统成熟得比正常鼠晚,在年老时免疫功能保持得持久,出现了衰老动物再次免疫反应的高水平。终身限食者寿命最长,中途限食者也比终身自由食者寿命延长15%-17%;并且,一生中任何年龄段限制能量摄入,都比自由食者不同程度地延长寿命。许多实验研究都表明,限食延缓衰老的作用,最好开始于生长期,并且是长期持续限食,当然,在老年期开始限食也可取得一定效果。
限食也要有限度,如果过分限食,会导致营养不良,结果抗病力降低,易受病菌侵袭,这不但不能抗衰延寿,反而会使寿命缩短。限制饮食主要是限制热卡,而与产生热卡的食物种类关系不太大,当然如果控制脂肪摄入量,所带来的益处会更大。一般认为以减少所必须热卡的40%为宜,若热卡减少40%,可以抑制小鼠和大鼠乳腺癌、结肠癌的发生和生长。限制热卡的同时,还必须补给充足的维生素、矿物质、纤维素、蛋白质等,以维持正常代谢的需要。所以,要延寿应当注意饮食有节,营养均衡。
(十) 注射细胞
本世纪二十年代,一个叫聂亨的医生创立了一种注射细胞的治疗方法。他认为新生的细胞给予衰老细胞以新的活力,可以消除老化的表现。他将人和动物胚胎细胞或幼儿内分泌腺、皮肤和脑细胞,注射到老年人体内,使一小部分人改善了衰老的症状;阿根廷也有报道,在接受细胞治疗的四千人中,有的老年人皱纹变光滑了,白发转为黑发,而且动脉硬化、哮喘和糖尿病也有好转,出现了“返老还童”的奇迹。看来,用注射细胞的方法来改善遗传是可能的,但目前还处于实验阶段。
(十一)免疫工程:
免疫工程就是能控制免疫系统并维持其正常功能活动的科学方法。如限食长寿就是其中的一个方面,许多学者在实验基础上指出,限食延长寿命是由于延缓了免疫系统的衰老,限食能使实验小鼠、大鼠的免疫系统成熟推迟,从而实现延缓衰老。对限食小鼠的胸腺进行组织学定量分析后,学者们认为,胸腺衰老的延缓,可能对整个免疫系统起决定性作用。实验表明,胸腺素是一种能提高免疫功能的有效制剂,使用后,免疫细胞可增加数倍。研究还表明,具有选择性抑制自身免疫作用的免疫抑制剂(硫唑嘌呤和环磷酰胺)和具有提高非特异性免疫功能作用的免疫化学佐剂(如对老年人有免疫促进作用的多核苷酸、2-巯基乙醇、多阴离子和维生素E等),对延缓衰老都有积极意义。在免疫工程的应用中,十分引人注目的是给衰老机体注入健康青年人的免疫细胞,这种给衰老机体补充功能正常的免疫细胞被认为是预防和推迟正常免疫功能衰退的一项重要途径。
机体免疫功能与衰老有极为密切的关系,老年人免疫功能日趋失调或紊乱,是机体衰老的重要增龄变化,如何提高老年人的免疫功能在现代抗衰老措施中具有重要意义。免疫工程是一项复杂的生物医学工程,还有许多值得探讨的方面。
(十二)延缓脑衰老
大脑是人体的中枢神经,如何延缓大脑的衰老进程,是个很重要的问题。过去认为人类脑细胞的数目是在生前决定的,出生后就不再增加,但近年来的研究证明,神经细胞的有丝分裂可以持续到出生后六个月。也就是说,神经细胞在胚胎期和出生后六个月之间进行有丝分裂而不断增多,而细胞的增殖必须有蛋白质和核酸及一些辅助营养成分的充分供应。在怀孕期,胎儿会从母体吸取必要的营养,出生后完全依靠自己摄取营养,如果怀孕期的母体和出生后的婴儿食物中没有足够的蛋白质和核酸,婴儿的大脑皮层就可能没有足够数量的神经细胞,将来的智力发育就会受到影响。因此,大脑的健康发育在怀孕期就应引起重视。
出生六个月后,大脑的神经细胞不再分裂增殖,以后如何保持正常的智力,延缓大脑的衰老,主要取决于健康、营养状况和是否经常多方面地用脑。当然年龄也有关系,但有人认为不是决定性的。美国罗切斯法大学的两位科学家,解剖了15名刚刚死去的病人的大脑,其中5人为中年人,5人为正常老年人,另外5人为因衰老而死亡的老年人。他们统计各人大脑中脑细胞的树突数、长度和分枝,发现正常老年人的脑细胞树突数、树突长度和分枝数,都明显胜过中年人,而树突最少的是因衰老死亡的老年人。这说明人的大脑并不一定会随年龄增长而衰退,正常老年人的大脑甚至比中年人的还要强些。
科学家认为人的脑子和其它器官一样,越用越发达,越用越能延缓衰老进程。英国神经生理学家科基利斯和米勒认为,脑子用得越少,越易变老;脑子开始积极工作的时间越早,延续的时间越长,细胞老化的速度越慢。这说明积极的脑力劳动,对任何年纪的人都是有利的。这两位专家详细分析大量统计材料后得出结论:19世纪中期到20世纪中期间,人脑的平均重量增加了,男人的脑重从1372克增至1424克,女人的脑重从1242克增至1265克。
因此,为了延缓大脑衰老,要多用脑,但也要注意不要用脑过度,否则会造成记忆减退、失眠、头晕脑胀等。
另外,还有人认为脑细胞的衰老和死亡主要是由于褐色素的堆积,提出用某些食物和药物来控制脑细胞的衰老。1974年有人给衰老的小鼠注射一种治疗老年性精神错乱症的药物,结果其脑细胞中的褐色素降低到25—42%;如果给小鼠吃缺乏维生素的食物,脑细胞中褐色素就增加了。这方面的问题还有待进一步研究。
(十三)刺激和压力
国外有人报道,受多组分自然刺激的小鼠比对照组小鼠寿命长,可能是由于长期的环境压力对组织的适应能力有促进或保护作用。
(十四)血清刺激
用胎牛血清刺激人成纤维细胞,可使其寿命延长,但细胞周期依赖性的基因对血清刺激的反应水平,在老细胞比年轻细胞要低得多。许多实验室都曾报道,培养基中添加不同的成分可以增加鸡和人细胞的培养代数,如添加不同种动物血清的混合物,胚胎提取物,血清白蛋白,色氨酸的磷酸盐溶液,可的松和氢化可的松等。但衰老细胞对这些措施均无反应(不能引起DNA合成)。
(十五)核酸制剂
实验表明,鲤鱼精巢DNA对果蝇和小鼠的生存寿命有显著延长作用。给大鼠注射RNA和DNA制剂,可使大鼠寿命大为延长,而且显得年轻、活跃、体重增加。用脑组织RNA的提纯物给有记忆障碍的老年患者注射,也有良好效果。现在还有用可注射的RNA制剂来延缓皮肤衰老的报道。所以注射DNA/RNA抗衰老是非常值得研究的一个领域。
(张红艳)
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