⑴ 长寿基因的初步解密
它拥有多种组合方式
俄罗斯科学院“矢量”病毒学和生物技术科学中心研究人员在3种基因(P53、CCR5和ФНО)的基础上,发现了多种长寿基因组合,并发现它们之间的不同基因组合对人体健康有着不同的影响,有的基因组合可以延长人的寿命,有的则相反,会导致一些重大疾病的发生。有关专家认为,该科研成果对人寿命的研究有重要价值。
人类寿命的延长是一个复杂过程,依赖于个体的遗传特点和其产生的环境。影响人类寿命的基因可以分为持久性基因、短暂性基因和中性基因三类。因此,长寿者体内一定含有持久性基因的组合。细胞循环的关键调节器P53、化学增活受体基因CCR5和肿瘤坏死因子ФНО都属于持久性基因。研究人员在比较了研究西伯利亚地区长寿者(年龄在84岁-104岁)和少年之间的上述三种基因组合后发现,更多长寿者的基因是持久性基因的组合。比如,ФНО与某些不太活跃的P53的组合,就能够保障细胞的自然死亡,预防疾病发作,这样的基因组合经常能在长寿者中找到。但是,ФНО与CCR5基因组合,则会促进传染病的扩散,包括心血管疾病和肿瘤疾病,有一种与ФНО的基因组合还具有增强抗微生物和抗肿瘤的功能。但是,P53基因的某些组合则可导致肿瘤和青光眼疾病的产生。 有关专家指出,对长寿基因库的研究可获得基因与基因之间、基因与环境之间相互作用的科学信息,更多地认识基因与长寿之间的关系。
在很多种类中,卡路里限制(calorie restriction CR)能改善个体健康、延长寿命。尽管已证明CR能够调节很多下游分子和生理系统,但是CR延长寿命的机理还尚未清楚。果蝇属基因Indy(I’m not dead yet的缩写),在果蝇代谢中参与传送以及储存三羧酸循环的中间产物,科学家猜测。Indy活性的降低能够延长寿命,其机理可能是通过类似于CR改变生理代谢而延长寿命。
科学家Pei-Yu Wang等对此进行了研究,结果为:
和先前假设一致,卡路里摄入量和Indy突变体寿命有很强的相关性(Fig 1A)。和对照组(野生型,+/+)相比,Indy206杂合子无论在正常热量摄入情况下(食物含有10%的葡萄糖和酵母,1.0N)或者高卡路里(1.5N)情况下,寿命都显著性延长(延长29%,P<0.001)。然而在低卡路里(0.5N)情况下,Indy杂合子的寿命最短。卡路里摄入影响Indy mRNA表达量(Fig 1B):野生型从1.5N减少至1.0N,1.0N至0.5N,Indy 的mRNA表达量分别减少了19%和9%; Indy突变体(206/206)果蝇从1.5N减少至1.0N,则减少20%。当Indy mRNA的表达量为正常值25%-75%时,果蝇的寿命最长(Fig 1C)。Indy 长寿的果蝇和CR长寿的果蝇有一些相同表型,比如胰岛信号的减少:和+/+组(1.5N的野生型果蝇)相比,CR组(0.5N的野生型果蝇)和+/206组(1.5N的Indy杂合子)的三种类胰岛肽Dilp2,Dilp3,Dilp5表达量都减少了约50-60%(Fig 2A);FoxO蛋白的核定位是评价果蝇胰岛素信号状态更直接的方法,当胰岛素信号减弱,FoxO蛋白增加表达,+/+组含有很少的FoxO蛋白,CR组和+/206组都出现FoxO蛋白的表达量增加(Fig 2C)。
此外CR组和+/206组都不耐饥(Fig 3A),他们的体重增加的很少(Fig 3C),其甘油三酯和脂肪贮存也很少。在饥饿16h后,+/+组在16h后仍然含有大量油红o染色(Fig 3D,E,H和I),然而CR组和+/206组其脂肪体细胞中几乎没有油红o染色(Fig 3F,G,J和K)。
当哺乳动物限制热量摄入后,会增加自发性的体力活动,这种现象在果蝇中也存在。有趣的是,+/206组(高卡路里摄入)也增加自发性的体力活动(Fig 4)。
因此:Indy和CR相互作用影响寿命,Indy的减少会出现类似CR延长寿命的状态。
⑵ 基因表达的蛋白质在细胞内还是细胞外
完整的细胞中,基因表达的蛋白质只会发生生在细胞内部, 因为蛋白质的翻译只会发生在细胞内部。但也有人工无细胞系可以翻译少量的蛋白质。
⑶ 长寿蛋白是什么
美国耶鲁大学的科学家最近宣布,他们绘制出了与一种长寿和抗衰老有关的蛋白质的三维结构图,将有助于开发治疗糖尿病、癌症等疾病的新方法。这种蛋白质名叫β-Klotho,是Klotho蛋白质家族的一员。后者得名于古希腊神话中纺出生命之线的命运女神,此前研究发现缺少这类蛋白质会导致早衰,给实验动物补充这类蛋白质可延长寿命、改善认知能力等。
蛋白质的功能很大程度上取决于其结构,详细、准确的三维结构图是理解蛋白质功能和作用原理的关键。耶鲁大学的研究小组在新一期《自然》杂志上报告说,他们利用X射线晶体学手段绘制出了β-Klotho蛋白质的高清三维结构图,并在此基础上对该蛋白质有了新的了解。
Klotho蛋白质位于特定身体组织里的细胞表面,负责与一类激素——成纤维细胞生长因子(FGF)相结合,这些激素调控着肝、肾、大脑等器官的重要代谢过程。新分析显示,β-Klotho是其中的FGF21的主要受体,两者结合之后,FGF21会增强机体对胰岛素的敏感性、促进葡萄糖代谢,导致体重减轻。
研究人员表示,有了三维结构图,就可以为多种与该蛋白质以及成纤维细胞生长因子有关的疾病寻找新疗法。例如增强该蛋白质作用的物质可能用于治疗糖尿病和肥胖症,阻断其作用的物质则可能用于治疗肝癌、骨骼疾病等。
⑷ 请你指教指教,谢谢
生物衰老的原因可分为第一性原因和第二性原因两类。
衰老的第一性原因是遗传基因。每种生物都有很多基因(人类约有10万个基因),其中某些基因是决定每种生物的寿命(天年)及指导生物衰老过程的主宰者,是衰老的主要原因。
衰老的第二性原因是指遗传基因以外的一切可以使基因突变及可导致代谢异常的因素。
(一)衰老的第一性原因
遗传基因是决定生物寿命及主导生物衰老过程的主要原因,其化学本质是DNA(脱氧核糖核酸)片段组成的遗传单位,绝大部分存在于细胞核内的染色体上,一小部分存在于线粒体的DNA上。
遗传基因的种类不止一种,随着实验的深入,遗传基因的种类在不断增多,就其在染色体上的位置而言,新发现的有端粒(或称端区)DNA基因,位于真核细胞的染色体末端,由DNA蛋白质构成。线粒体DNA基因存在于线粒体上。
端粒DNA基因的作用是维持线粒体的稳定,防止染色体降解。线粒体DNA基因与生物的寿命有关。染色体DNA基因主管全部生命遗传信息,它的任何变化,均将影响遗传信息的调控和表达,从而影响生物的生殖、发育和衰老。
在上述端粒DNA基因、线粒体DNA基因和染色体DNA基因之外,还有实验指出:在不同生物细胞中存在增殖基因、衰老基因、凋亡基因和长寿基因。1995年3位诺贝尔生理及医学奖金的获得者美国人刘易斯(E.B.Lewis)、韦斯昌斯(E.F.Weischaus)与德国人努斯莱-沃尔哈德(C.Nusslein-Volhard)在1995年前已鉴定了12种以上指导早期胚胎发育过程的基因。刘易斯还发现,一旦果蝇胚胎开始划分体节,基因就迅速指引这些体节变成器官。
生殖基因即主管生殖和生长的基因,生长激素(GH)即为生殖基因的表达产物。
衰老基因存在于衰老细胞内,它能使各种细胞的代谢功能减退,导致衰老。
凋亡基因存在于某些老人的凋亡细胞中。衰老基因与凋亡基因都可导致生物衰老,但本质上有所不同,因为它们的表达蛋白质不相同。衰老基因的表达蛋白质为TP60,而凋亡基因的表达蛋白质为TP30(TP为终末蛋白的缩写)。在功能上,衰老基因是按程序使细胞代谢功能降低,而凋亡基因的作用则是通过激活核酸内切酶使染色体DNA裂解,从而使神经元数目减少,结果可以导致老年痴呆症(AD)。
有人认为老年痴呆病基因为AD基因。
AD基因与凋亡基因虽然都可使神经元损失,但它们的表达蛋白质是不相同的,AD基因的表达蛋白质为β-淀粉蛋白,而凋亡基因的表达蛋白质为TP30,在本质上是有区别的。
长寿基因是近年在真菌、昆虫及哺乳动物中发现的。有人在果蝇体中发现了一种能延长果蝇寿命的因子。在果蝇衰老时,这种长寿因子的活性下降,如果将这种长寿因子转化到生殖细胞,使其长寿因子增多,即可使培育所得的新品种果蝇的寿命延长40%。新近美国洛克菲勒大学科学家发现了长寿基因APOE2。它可防止早期老年性痴呆症和心脏疾病的发生。还有作者在真菌和蠕虫体中发现超氧化物歧化酶(SOD)与长寿有关,由于SOD是蛋白质,显然是某种长寿基因的表达产物,因而进行一步提出了长寿基因的存在。
基因的结构在衰老过程中一直在变化,多种内外在因素都可使DNA裂解或突变,从而使基因结构随之改变。
两种基因杂交或用遗传工程方法使基因重组,即可得到与亲体不同的新生基因,也可用化学修饰法使基因结构改变。
基因可以复制产生与亲代相同的基因,基因的损伤也可自行修复。
基因的作用机制,我们所知的还很有限,在生殖、发育和衰老过程中,不同基因在特定的调控机构控制下对生命过程起特定的作用。在发育时期,细胞核内可能有某种启动因子使基因组内的增殖基因开放,其表达产物能使细胞增殖和发育。当生物成长后,生殖基因关闭,基因组内的衰老基因开放,其表达产物使细胞代谢失调,发生衰老。
新近有实验指出,衰老细胞产生一种能抑制DNA合成的因子,这种抑制因子存在于衰老的细胞膜上,其化学本质是一种糖蛋白。这提示我们,控制衰老遗传程序的终点是从产生抑制DNA合成这种糖蛋白质时开始的。
是什么机构在调控基因的各种活动呢?过去,生物学家形象化地设想生物体内有“生物钟”管理基因在生命衰老过程中的运转。“生物钟”的实质是什么?位于机体的什么部位?人体中有多少“生物钟”?都还是一个谜。
总而言之,目前有关基因种类、结构和作用机制与生物衰老关系的观点,不少是设想的和推论的,需要更多的实验证据才能将遗传基因与生物衰老的复杂关系揭示得更为明确。
遗传因素对人类自然寿命的影响是肯定的。根据作者本人的调查结果,长寿者其父母亦多长寿,在被调查的70岁以上的健康老人中,有80%的老人的父母终年都在70岁以上,这进一步说明遗传对人的衰老和寿命影响的直接关系。
(二)衰老的第二性原因
衰老的第二性原因指遗传基因以外的一切可引起基因结构突变、裂解、伤害及可直接或间接引起代谢失调的内、外在因素。
衰老的第一性原因是遗传基因,遗传基因主宰生物的自然寿命(天年)。事实上很多人不能活到100岁以上,达到天年,其原因是由于第二性原因伤害了遗传基因,妨碍了机体代谢功能。
衰老的第二性原因很多,可大致分为:神经精神因素、生理因素、生活习惯因素、环境因素和社会因素等五大类。每类各包含有为数不等的多种亚类(见表6-1)。
表6-1 影响衰老的第二性原因
1.精神因素对衰老的影响
精神因素是指一个人的思维情绪、精神压力和刺激等而言。对人体防衰老来说,神经系统占有头等重要位置。它调节着各个器官的活动,使各个器官之间彼此协调、合作,成为不可分割的整体,它使有机体适应周围的环境变化,保持代谢运转正常。
中枢神经系统和周围神经系统功能正常的人,他的各个器官的功能和代谢即会正常运转而不致产生疾病和早衰。中枢神经系统,特别是大脑皮层功能的慢性破坏,必将引起代谢紊乱,从而导致早衰。
关于中枢神经系统功能对衰老的影响,在巴甫洛夫实验室曾做了一个有趣的实验。他们将正常狗分为两组,给以相同的食物和照料,一组狗养成了遵守一定生活制度的条件反射,这些狗的大脑皮层没有受到负担过重的刺激,很久都是健康的。对另一组狗,加以刺激,使它们的大脑皮层处于慢性的过度兴奋状态,这些生活在不断神经紧张情况中的狗,由于大脑皮层长期负担着力所不及的任务,结果高级神经活动受到破坏,因而害起病来了。它们变得行为乖僻,形态和器官功能都发生异常,尽管饲料充足,它们依然逐渐瘦弱、掉毛,皮肤发生泡疹、疖子和不收口的溃疡,牙齿坏落,有的还发生了良性或恶性肿瘤,肌肉萎缩,行动软弱无力。它们易患病,多早死。
将这组已变得衰老的狗,改放在长期安静的环境中休息,并施以睡眠疗法或给予特殊药物治疗,使已减弱了的大脑皮层机制能得到恢复,它们的健康状况就逐渐好转,脱落的毛再复生,肌肉变得更有力,能跳过障碍物,恢复了差不多全部神经活动,变得年轻了,又活了许多年。
这两组狗的实验,证明了不良精神因素对衰老所引起的严重影响。过分刺激使大脑皮层长期处于兴奋状态,不断地担负着力所不及的过度紧张,就会引起大脑细胞萎缩,使它们在机能上不能胜任调节各器官的任务,让肌体组织和细胞工程的正常代谢遭到破坏,从而发生病变,提早出现衰老现象。人体也相同,精神过度紧张或长期处于不正常的喜、怒、哀、乐、忧、恐、惊或烦闷抑郁的情况下,就会破坏中枢神经系统的功能而引起早衰。所以,如欲防止早衰,就首先需要保护神经系统。思想开朗、乐观积极、情绪稳定和劳逸结合等都是保护神经系统的首要法宝。
我再举一位精神病专家的研究结果,进一步说明精神因素对衰老的重要影响。
一个对200多人进行了将近40年的调查报告指出:精神舒畅可使人身体健康,衰老来得较慢。能适应日常的紧张状态是保持身体健康的一个重要因素。适应能力差的人,得重病或中年夭折的可能性比适应能力好的人大得多。能妥善处理日常紧张事务的人,活到60岁时身体仍健康。但那些处于紧张状态下,觉得精神压力很大的人,他们的衰老速度就比前者快得多。在21~46岁这段时期精神最舒畅的59人中,只有3.4%的人得了慢性病或在53岁时死亡。而在48名精神压力最大的人当中,就有37.5%的人得了重病,或在53岁时死亡。那些精神适应能力最差的人分别患了心脏病、癌症、肺气肿、冠心病和高血压,有的人甚至想自杀。在思想开朗精神舒畅的那些人当中,只有一人患心脏病。这个研究,说明了精神因素对人体衰老的重要影响。
2.生理因素对衰老的影响
生物的自然衰老本身就是一种生理现象,而且是由多种生理作用共同促成的综合生理现象。人的一生是在复杂环境中度过的,遗传为每个人安排的自然衰老过程,不可能不受多种内外因素的影响,因此,每一个人的衰老过程,严格地说已经不是自然衰老的过程了。影响衰老的生理因素,是指身体中固有的遗传、神经-内分泌、酶、免疫、消化残渣和代谢废物等等因素。有关遗传因素对衰老的影响,在前面衰老的第一性原因节中已作了阐述,现在让我们看看其他生理因素对人体衰老有什么影响。
(1)神经-内分泌因素:神经系统对衰老的调节作用前面已经讲过了,现在要讲的是神经系统与内分泌在机体衰老的过程中所起的作用。人体是多器官生物,一个器官或一个系统的功能往往同时受其他器官或系统的调控,神经系统、内分泌系统和体液系统(淋巴和血液)在这方面发挥了最重要的调节作用。各个器官之间的协调主要由神经与激素来调控。人体各器官所受的刺激由神经节传递给大脑,大脑对不同刺激的反应,又由神经传到各靶器官。大脑对各器官的协调,主要通过控制下丘脑激素的分泌,再由下丘脑激素控制脑垂体各种激素的分泌,后者再控制周围激素的分泌,同围激素再控制它们各自的靶器官或组织。神经-内分泌机能不正常,例如大脑皮层功能紊乱,即会使整个内分泌系统失调,严重地妨碍生命过程。内分泌腺体分泌功能过高或过低都会影响到机体的衰老,这种例子在医学上很多,最常见的例子如甲状腺分泌过多会使患者的基础代谢增高,使其早衰;胰岛素分泌不足,会导致糖尿病也是衰老的象征之一。
(2)酶的因素:酶是机体代谢反应的催化剂,老年人的许多重要酶活力和代谢反应都随年龄增高而下降,这说明酶的活力降低。究竟是酶活力降低引起衰老,还是衰老引起酶活力降低?这一问题,颇难解答。因为这两者都是由酶推动,酶的活性降低,代谢反应必然随之降低,衰老是由代谢功能下降而引起的,由此可见,衰老有可能是由酶活力下降引起的。
(3)免疫因素:人体的免疫力随年龄增加而减退,这主要是由于胸腺随年龄增加而逐渐萎缩所引起。胸腺是位于人体上胸部的小腺体,人在14岁左右性成熟时期胸腺发育到最大限度,随后,胸腺的体积和功能即逐渐减退,到50岁时其重量只有性成熟时的15%。胸腺能分泌一种激素叫胸腺素,其中有的成分能促进具有免疫性能的T淋巴细胞的成熟。在免疫现象中还有一种现象叫自身免疫,所谓自身免疫,就是指B淋巴细胞分裂时,由于遗传物质DNA的突变而产生了不分敌我的抗体,破坏人体自身的细胞;此外,T淋巴细胞也会不分敌我地攻击人体自身的细胞。老年人的自身免疫现象的出现,是导致机体衰老的因素之一,但不是衰老的唯一因素,衰老的根本原因是遗传因素。
(4)生理“三废”因素:这是指食物在机体内经消化和代谢产生的废气、废水(尿)和废渣(粪)对衰老的影响而言。食物在肠道内消化后,其营养成分被吸收入血液,剩下的残渣如不按期排出体外,在大肠内受细菌作用腐败产生的产物有气体、酸褐素和自由基等,氨基酸产生的氨类、酮酸等也都是有毒性的。这些东西如不经体内的生理解毒机制转变为无毒物质及由呼吸系统(肺)各排泄系统(肾和皮肤)排出体外,而留在血液中,就会妨碍机体的代谢功能,从而导致衰老和多种疾病。所以人体要保持健康,必须经常保持大小便及呼吸正常以清除生理垃圾的“三废”。
(5)自由基因素:自由基是指带有未配对电子的原子、离子或化学基,通常在原子、离子或化学基上加上一个 “?”作为有关自由基的标志,例如分子氧的式子为O2,而自由基氧的式子则为?O2;同样,?H自由基的式子为?H,羟自由基的式子为O?H。
自由基带有未配对的电子,故性质活泼,具有较高的反应性,在体内能引起超氧化、交联和裂变,使细胞DNA,特别是线粒体DNA的结构遭到破坏,是生物衰老的主要原因之一。
细胞内存在的?O及O?H自由基主要来自细胞的氧化作用,在细胞氧化还原呼吸链过程中即产生?O自由基。O?H自由基主要由 ?O2直接衍生。其反应是自由基?O先经歧化反应还原成H2O2,后者在有过废金属离子存在下转化为O?H。此外,机体细胞中的水受电离辐射(X或γ射线)时也产生羟自由基O?H。
人体内存在有自由基防御系统,主要者为超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶。这两种酶可以清除自由基,老年人细胞中的抗自由基酶活性降低,自由基的危害性即显著增强。抗氧化的维生素C及E也有抗自由基的作用。特别推荐:安利维生素C和安利维生素E(VE)
(6)细胞失水:最近巴基斯坦有一位生物学家认为机体水平衡失调,亦是衰老的原因之一。水是一切酶促代谢反应必需的介质,也是保持活细胞原生质胶态的主要成分。水又是各种体液(主要为血、尿、汗)的组分,成为传递营养物、代谢产物及其他多种生理介质的传递媒介。机体如失水,或水平衡失调,代谢即会发生障碍而导致各种生理异常,发生衰老,可以说没有水就没有生命。
(7)生殖细胞丢失:鉴于生物中有种深海硬头鳟鱼在生殖期到江口上游淡水中产卵后即死亡,以及鳞翅目昆虫成虫大都是在交尾产卵后即死的事实,昆虫学家蒋松柏认为这两种生物的死亡,可能与在生殖活动中丢失了生殖细胞有关。他的论点是:衰老实际上是生物的新陈代谢发生了不可逆的衰减现象。代谢机能完善的个体是不发生衰老的,例如单细胞生物变形虫的代谢机能是全能的,它在适宜的条件下是不会衰老的;高等动物机体的组织细胞在分化中丢失了代谢的全能性,使整体代谢成为缺陷型,代谢全能的生殖细胞可以补偿机体组织细胞的缺失。当生殖细胞的丢失组织细胞的代谢得不到补偿时即易衰老。动物的衰老都发生在性成熟后,生物丢失生殖细胞的行为也是在性成熟后开始,说明这两种现象可能有因果关系。布龙(Brown Biquard)认为睾丸分泌物的消耗会引起衰老。生殖细胞丢失论与中医的保精固本,益寿延年的养生观是十分吻合的。
(8)细胞分化:细胞分化发展成不同组织时,需消耗大量能量。提供能量的反应是细胞的呼吸链反应。呼吸链产生能量时,同时释放出活性氧,后者经单电子还原产生氧自由基,引起线粒损伤,导致衰老。
3.生活习惯对衰老的影响
一般人认为日常生活琐事无足轻重,往往任其自流,不加检点,殊不知人一生的荣誉、事业、幸福和生命都与自己的行为琐事息息相关。就健康而言,如日常生活方式经常违背生理的自然规律,就容易导致机体代谢紊乱,加速衰老进程。人的生活行为种类繁多,这里只择要加以阐述。
(1)起居无常:这是指作息而言。在生命过程中,人体各种器官时时刻刻都在神经、激素及其他调控机构管理之下有节奏地运转。调控器官运转的机构是什么呢?生物学家中有人形象化地说是生物体内存在有“生物钟”,在执行调节任务。所谓生物钟,其实质就是神经、激素及其他一些有调控功能的化学物质。人体内存在的生物钟显然有主要的和次要的两类,不止一个。中枢神经系统,必然是主要的生物钟,其他各种调节机构为次要的生物钟。
人的生活作息为什么必须有规律?主要理由是,机体各器官的运转都需耗能量,当各器官的运转熟练形成习惯性的条件反射后,完成等量工作所需耗的能量就比未习惯时所需的少,器官的磨损亦较少,其代谢功能的减退也小,衰老速度也相应放慢。如果个体的生活节奏被打乱,则各器官不能适应,即会破坏机体各器官之间的协调共济,失去内在平衡,导致代谢紊乱,加快衰老。
(2)饮食无节:我们强调饮食有节,用餐定时定量,细嚼慢咽,不暴饮暴食和不贪食、偏食。定时定量使胃肠消化功能形成条件反射,正常运转,免受伤害;细嚼可帮助消化,减少胃肠负担;慢咽可预防食物误入气管;不暴饮暴食和贪食,以免打乱胃肠的习惯改正;勿偏食以收营养互补之效,避免营养缺乏。进餐时保持心情舒畅愉快,可以收到欣赏食物,促进消化,提高营养效益的效果。凡此种种,如能持之以恒,即有助于推迟衰老,祛病延年。中医的养生方法,强调饮食有节,与我们所讲的食物保健防衰是不谋而合的。
(3)营养不良:饮食是生命的物质基础,食物营养成分中的糖、脂和蛋白质三类物质既是细胞的组成成分,又是生命活动所需能量的能源,维生素和必需的矿物质元素为调节生理功能所必需。人体每人每日的膳食,必须结构合理,能满足生理需要,才能算是合理营养,才能收到保健防衰的作用。
所谓合理营养有两个内容:一个是膳食的结构必须能满足人体生理的需要,这包含组成膳食的主食副食品种,每天所吃食物的总发热量,以及膳食的发热营养素(糖、脂、蛋白质)的比例和各种维生素矿物质的含量等。另一个是膳食的烹调、保存、用餐时间、情绪和进食方式等,也都需要不违背人的生理常规。
(4)便秘、尿阻和气塞:排便、排尿和呼气是人体清除食物消化残渣、代谢废物和呼吸废气等所谓人体“三废”的主要渠道,任何一种排泄渠道发生障碍,都会产生严重疾病。经常便秘,食物残渣在大肠内被细菌作用产生有毒的腐败产物进入血流,就会引起全身性疾病;排尿不畅,使体内有毒代谢产物积存于血液中就会引起尿中毒;代谢废气二氧化碳等不及时呼出,就会引起血液酸碱平衡紊乱,产生多种代谢疾病。
(5)缺乏适当运动:流水不腐,户枢不蠹,生命在于运动。人体经常进行适当体力劳动或体育活动,则血液流通,代谢正常,免疫力强,病不能生,可益寿延年。但运动锻炼必须适合于自身的需要,有节有恒,过与不及均属有害。
(6)睡眠不足:人体各器官不停地运转,需要能量,同时各器官本身也不断在磨损,这些生命活动所需的能量需要补充,器官的损坏需要修复。补充能量需要食物营养,器官修复需要休息。睡眠是器官和整个机体休息的最好方法,因为睡眠可减少能量消耗和给器官修复伤害的时间。此外,睡眠还可增加免疫细胞(指自然杀伤细胞,简称NK细胞)。睡眠能消除疲劳,提高工作效率。如果长期睡眠不足,则不仅精神疲惫、免疫力降低,而且易患疾病,早衰早老。
(7)劳逸不均:人体须有劳有逸,精神须有张有弛,则身体运转正常,精神矍铄,工作效率高。若劳逸不均,则器官的运动规律被打乱,生物钟失灵,各器官组织之间的联系、平衡被打乱,能量供应和伤害修复不能正常进行,代谢功能失调,衰老进程随之加速。
(8)不良嗜好:嗜好与爱好虽然同是喜爱某一事物,但喜爱的程度深浅有所不同。对某一事的特别爱好,以至成癖时,则叫嗜好,如赏花、饮茶、打牌、下棋之适当爱好,不但无害,还可能对身心有益。但如果偏爱成癖则有害,至于吸烟、吸毒、酗酒、嫖、赌,以及其他一切不良嗜好均为恶性嗜好,沉湎于任何恶性嗜好中,不知自拔,则不仅对自身健康有害,甚至犯法,更有甚者导致身败名裂,倾家荡产,家破人亡。
4.环境因素对衰老的影响
直接或间接影响人体衰老的环境因素很多,下面来进行扼要的讨论。
(1)放射性物质和毒物:细胞核的DNA结构经放射性物质侵害后,会使细胞失去修复能力,而引起衰老,更可能引起细胞突变,产生一系列的恶果,癌肿就是其中之一。由于某些放射工业的发展,大气和水土不断受到放射性微尘的污染,因此,人体每天都在不知不觉地接受放射性的侵害,导致寿命缩短。
毒物(包括化学毒品)对人的危害随工业发达而日益严重,工业的废气、废水不断向空气及河流中倾泻;农药的广泛使用,使水土不断受到污染;城市机动车日益增多,废气污染日益严重,人类的健康和寿命受到严重威胁,中毒事件和癌肿的发病率不断上升。目前医院所用的人体正常生理指标,如血红素及血沉正常值的降低都直接、间接与放射性物质和毒物有关,有的毒物能抑制酶的活性,有的能破坏细胞的结构。化学制品中很多都是有毒的,氰类化合物、含汞化合物、有机磷化合物、亚硝酸盐类和一切有机溶剂等的毒性是一般人所熟知的。新近美国有人发现一种名为亚硝基脲乙酯的化学品在老鼠身上引起的基因突变率相当于大剂量X射线所能引起的5倍。这表明有些化学制品能严重地损害人及动物遗传基因,而导致无穷的危害。化学制品及空气污染的危害性,长期以来被工业界所忽视,是令人十分遗憾的。
(2)噪声:噪声能危害人的中枢神经系统。越来越多的迹象表明,噪声嘈杂的社会,不断在“杀害”我们当中的一些人。实验证明大鼠受噪声干扰3个月(每天干扰12小时)以后,它们心脏的结缔组织变得异常,有的发生癌肿。用人做实验证明,一家工厂的噪声量达95分贝时,工人的舒张压普遍上升。
(3)温度:人生活环境以20℃为理想气温,过高或过低都会影响代谢反应。热带居民发育和性成熟期一般比寒带和温带居民早,其衰老期的到来也较早,在高温环境中工作的人,其基础代谢一般也偏高,因而也易衰老。据对长寿老人生活情况的调查,长寿老人多生活在气温较低的山区。这些现象是符合生理规律的,因为在气温高的地区生活的人基础代谢较高,发育较快,故其衰老期到来也较早,最长寿限一般也相应缩短。
(4)阳光:阳光是人类生活和生存所必需的因素,这是大家所熟知的,不过人体过多地暴露在阳光下会受到紫外线的照射,从而受到一种放射性的伤害,破坏DNA的结构或引起DNA突变,结果产生不良后果。夏天的阳光很强,应适当防止紫外线伤害,过度的日光浴,不但无益,反而对皮肤及眼睛有害,这是值得注意的。
(5)空气:人的生活需要新鲜空气,空气中的氧是人体内生物氧化作用必需的,体内的物质代谢,包括由饮食吃进的糖类、脂类和蛋白质类的分解代谢,都需要有氧参加才能完成其代谢过程,产生能量,维持生命。人体的呼吸作用就是吸进氧和呼出二氧化碳。任何被污染的空气都不利于新陈代谢的正常运转,空气中的二氧化碳不能过高,气压也不能太高或太低。www.mljk.net 安利美丽健康网提供
(6)水土与空气一样,水土的质量也与人体健康有密切关系,凡被污染的水土,例如被农药、细菌及工厂废渣、废水污染的水土,不仅其水源不适合于人及牲畜饮用,生长在这种被污染水土上的动植物亦必然含有毒素,不宜食用。否则会使人致病,导致早衰,缩短寿命。
(7)居住条件:住屋的位置应尽可能在空气、水土和卫生条件较好的区域,居住在缺乏某些生理必需元素地区的人,要适当补充和防范这些元素(如碘、硒等)的缺乏。在含放射性物质地区工作和生活的人,应注意事先做好预防工作。房屋要光线充足,空气流通,隔热防冻也要注意。
(8)饮食:一切被放射性物质、化学物质或病菌污染的食物和腐败了的食物都对人体有害,应严加注意。
5.社会因素对衰老的影响
人是社会的动物,无时无刻不受社会因素的影响,经济、家庭、社会制度、职业、宗教信仰、意识形态、名利、毁誉,以及一切人与人之间的紧张关系,随时随地都会给人以不同的刺激,使人处于“百忧感其心,万事劳其形”的情形中。大脑皮层首先受到各种各样的冲击,其次是各项生理功能,主要是各种器官的功能受到不同的影响。当此之时,只有思想开朗、乐观积极的人,才能应付自如,保持平衡心理,维护身体的内在平衡,使代谢运转正常和器官功能正常,得享天年,否则必将百病丛生,早衰早死。就一般而论,经济因素特别重要,因为在目前,经济条件是一切生活资料的保证。据社会调查结果,一般生活条件较好的人,大多数寿命较长。但也有一些人,虽然经济条件不差,物质生活良好,但由于胸襟狭窄、得失心太重,往往不能正确对待各种逆境,而陷于忧郁苦闷之中不能自拔,结果使生理功能发生障碍,最终早衰早死。更有些人贪得无厌,放纵肆欲,吸烟、酗酒、淫乱、赌博、饮食无度、劳逸不均,不重视养生规律,或明知故犯违反自然法则,其结果亦难长寿。
⑸ 长寿蛋白质是什么
美国耶鲁大学的科学家最近宣布,他们绘制出了与一种长寿和抗衰老有关的蛋白质的三维结构图,将有助于开发治疗糖尿病、癌症等疾病的新方法。这种蛋白质名叫β-Klotho,是Klotho蛋白质家族的一员。后者得名于古希腊神话中纺出生命之线的命运女神,此前研究发现缺少这类蛋白质会导致早衰,给实验动物补充这类蛋白质可延长寿命、改善认知能力等。
蛋白质的功能很大程度上取决于其结构,详细、准确的三维结构图是理解蛋白质功能和作用原理的关键。耶鲁大学的研究小组在新一期《自然》杂志上报告说,他们利用X射线晶体学手段绘制出了β-Klotho蛋白质的高清三维结构图,并在此基础上对该蛋白质有了新的了解。
Klotho蛋白质位于特定身体组织里的细胞表面,负责与一类激素——成纤维细胞生长因子(FGF)相结合,这些激素调控着肝、肾、大脑等器官的重要代谢过程。新分析显示,β-Klotho是其中的FGF21的主要受体,两者结合之后,FGF21会增强机体对胰岛素的敏感性、促进葡萄糖代谢,导致体重减轻。
研究人员表示,有了三维结构图,就可以为多种与该蛋白质以及成纤维细胞生长因子有关的疾病寻找新疗法。例如增强该蛋白质作用的物质可能用于治疗糖尿病和肥胖症,阻断其作用的物质则可能用于治疗肝癌、骨骼疾病等。
⑹ 长寿基因的研究的重点和热点
科学家们在不断预测人类的寿命极限:120、150……甚至有美国科学家预测本世纪末我们能活到200岁。这些预测,让很多人产生了这样的疑问:到底人类能活多久?怎样才能长寿?带着这些问题,本报记者采访了国内外的科学家及研究机构,对世界长寿研究的最新进展做了初步了解。
一般认为,人类的自然寿命在100岁以上是确切无疑的。人的寿命,主要通过内外两大因素实现。内因是基因,外因是环境和生活习惯。
内因:基因研究逐渐明朗
长寿研究近百年来才开始科学化;近10年来,长寿研究逐步取得突破。德国科学家用15年的时间,调查了576名百岁老人,结果发现,他们的父母死亡时的平均年龄比一般人多9—10岁。因此,科学家们认为,长寿的遗传因素非常重要。他说,目前,长寿研究已成为一个跨领域、发展迅速的研究科目。在欧洲科学家看来,衰老是一种多基因的复合调控过程,表现为染色体端粒长度改变、DNA损伤、DNA甲基化和细胞氧化等。这些因素综合作用,影响了寿命的长短。
当前,科学家研究的重点主要集中在两方面:一是寻找“长寿基因”。专家们主要谈到了两个研究方向。一是“4号染色体”。欧洲科学家认为,“4号染色体”上有长寿基因,如果能发明出刺激长寿基因的药物,就能减缓人类衰老的速度。在国内,科学家们也在做同样的研究。从2004年开始,他们在对广西巴马的长寿老人进行研究时发现,这些老人的4号染色体上可能存在长寿遗传基因。接下来,他们计划用2—3年的时间找到这些基因,并且研究它们的具体生理功能。如果成功的话,对整个中国人群都有借鉴意义。
二是载脂蛋白E。这种基因分为2、3、4三种亚型,其中2型和3型均能延迟发病年龄,降低发病率,促进寿命增长。法国和意大利等国的科学家普遍认为,主要是载脂蛋白E2基因在对人的寿命起延长作用;在中国,杨泽教授等科学家通过研究发现,长寿老人体内的载脂蛋白E3比较多,占到了80%—90%的比例,这也是巴马长寿老人的遗传标志。如何刺激它们更好地发挥作用,将是科学家们下一步的工作重点。
除此之外,还有研究发现,用转基因技术可以增加人体细胞的增殖能力,延长细胞寿命;有的研究则显示,给老化肌肉注入新基因能让人恢复青春活力。
三是抑制“减寿基因”。说到这一点,人们最熟悉的要算自由基了。老年医学研究所老年保健品功能评价室主任胡刚教授告诉记者,目前,国际上基本认定,自由基对人体的损伤是导致人类寿命变短的重要因素之一。自由基要是多了,就会导致细胞膜的通透性降低,甚至会破坏酶和DNA,使细胞逐渐“衰老”。除了自由基,前面提到的载脂蛋白E的4型,会促使老年痴呆症的发作,损害寿命。如何抑制它的表达,也是科学家研究的热点。
外因:生活习惯的影响得到确认
“内因”很关键,“外因”也不可忽视。在迪特·普罗格教授看来,环境和生活习惯在长寿上所起的作用甚至能达到66%。目前,在“外因”方面,科学家们提出,以下4点内容非常重要:
一是饮食。欧洲的一篇研究报告说,少吃可以延缓衰老。德国海德堡素食研究会认为,素食者的寿命要长于没有饮食忌讳的人。杨泽教授在研究中也发现,巴马长寿老人每日人均摄入热量比国际长寿协会推荐的1500大卡还低,只有1400大卡。
二是心理。英国心理学家通过研究发现,旅游度假能够延长人的寿命。比起那些从不旅游度假的人来说,每年外出度假的人在未来9年中死去的可能性要低21%。“精神作用对寿命的影响也很大。”黎健教授说,他在瑞士时,看到很多老人的独立性都特别强,有的还在大街上当义工,这种积极向上的生活心态,对长寿无疑是有好处的。
三是生活习惯。杨泽教授认为,人到30岁以后就应该注意保持生活规律,为以后的生活多积累一些能量。他说,人的一生其实是一个不断消耗的过程,熬夜、酗酒、过度运动等都会导致身体消耗过度。而身体可供消耗的就那么多,用一点少一点。记者在翻看普罗格教授提供的德国长寿医学研究中心的研究资料时发现,不健康的生活方式是导致人类死亡的头号原因。在欧洲,70%—80%的人死于“生活方式病”———心脏病、脑卒中、高血压。德国富尔达大学健康学教授彼得·埃克斯特甚至认为懒人更长寿,理由是活跃的身体会产生更多“自由基”,加快衰老过程。
四是生存环境。在广西巴马,长寿老人有一些共同特点:性生活开始得晚、生育晚;多代同堂,不寂寞;膳食清淡,吃的都是完全天然、绿色的食物;住的都是土坯房,房子里也没有什么现代化装修材料。杨泽教授说:“有了这样的生存环境,对长寿肯定是大有裨益的。”在那样的环境当中,很多身体不好的人都会变得健康。杨泽教授告诉记者,社会要发展,但是一些传统的生活习惯真的不能丢。他希望,将来能把一些好的传统生活方式写进长寿指南中,供人们参考。
⑺ 一种生物的基因在另一种生物体内能否正确表达出相应的蛋白质
当然可以
因为所有生物共用一套遗传密码
所以说一种生物的基因,在另一种生物体内会正确表达出相应的蛋白质。基因工程就是很好的例子。
⑻ 研究长寿基因有哪些价 值 呢
长寿家族的人一般都有长寿基因,它可以保证这个家族的后代活得更长久些版。有的科学家权曾用抑制基因的方法来提高实验动物的寿命,但此类研究目前还只有一些片断的结论,究竟基因在人类自然寿命中起多大作用、是否可以改变等问题还远没有解决。
⑼ foxo3a是什么基因
主要用于经过加工成泥茸状或半流质状态的原料,入锅烹制而成的菜肴。软炒可分为二种:一是先将原料用汤或水调散,加入蛋液或蛋清
⑽ 人类基因工程进展如何了什么时候实现长生不老
《北京参考》:与衰老关系密切的因素有哪些?
童坦君:环境与遗传因素影响着衰老进程。其中遗传控制起着关键作用。衰老并非单一基因决定,而是一连串"衰老基因"、"长寿基因"激活和阻滞以及通过各自产物相互作用的结果。DNA(特别是线粒体DNA)并不像原先设想的那么稳定,包括基因在内的遗传控制体系可受内外环境,特别是氧自由基等损伤因素的影响,会加速衰老过程。在环境还没尽善尽美的条件下,环境是影响衰老的重要因素。譬如我国解放前平均寿命只有35岁,而现在北京市民平均寿命约76岁。还有我国的长寿地方如新疆的和田、江苏的南通、广西的巴马,说明了环境很重要。老百姓延缓衰老能做到的也只有尽量改善环境。但是,同一个长寿村,为什么不是每个人都长寿呢?同时说明遗传起着关键作用。在普通地域,常常有长寿家族,说明长寿基因可以通过遗传来表达。
世界卫生组织将60岁定为老年期的开始。人的衰老犹如春夏秋冬、花开花谢一样,是自然界的美丽现象,人虽然做不到永生,但是我们能追求健康长寿。探讨长寿的奥秘,是医学界的艰巨使命。如果做到80岁、90岁甚至100岁以前不显老,或者做到无病无痛而衰老呢?为此,笔者特意走访了我国初步解开衰老之谜的中国科学院院士、北京大学衰老研究中心主任、北京大学医学部童坦君教授。
人的自然寿命约120岁
《北京参考》人的寿命究竟有多长?
童坦君:法国著名的生物学家巴丰(Buffon)指出:哺乳动物的寿命约为生长期的5-7倍,通常称之为巴丰寿命系数。人的生长期约为20-25年,一次预计人的自然寿命为100-175年。海佛里克证明人类从胚胎到成人、死亡,其纤维母细胞可进行50次左右的有丝分裂,每次细胞周期约为2.4年,推算人类的自然寿命,应为120岁左右。虽然不同学者解答的方式各不相同,但是结论基本一致,目前一般认为人的自然寿命为120岁左右。
《北京参考》:100年以后人的寿命还是120岁吗?
童坦君:平均寿命受环境影响很大,但是各种动物的最高寿限都相当稳定。鼠类最高寿限约为3年,猴约为28年,犬约为34年、大象约为62年,而人类约为120岁。100年以后,老鼠的最高寿命还是3年。但是100年以后人的平均寿命势必会提高。譬如我国解放前后,平均寿命就提高了一大截。要提高人类最高寿命困难重重,需要进行基因改造,虽然目前科学家在果蝇、蠕虫中试验成功,对其进行某些基因导入或使一些基因突变(改造)则可达到延长其最高寿命的作用。
《北京参考》:作为个体,人的寿命能否预测?
童坦君:预测寿命有多长?是很多人都希望知道的。为迎合这种心理,国内外一些非正式医学书刊登了寿命预测法。预测的主要依据,是将影响健康的一些列因素罗列起来,对健康有利的,根据性质或程度,分别加寿一至数年,对健康不利因素,根据危害性质或程度,分别减寿一至若干年。最后,将全部数据加起来得到总和,再与固定寿命指数或寿命基数相加减便可得出预测到的寿命年龄。但是在现实生活中,基因在人体不同的发育阶段是怎样控制衰老演变的?不前还不清楚。因此,目前世界上还没有公认能正确预测人类寿命的方法。
肺最容易衰老
《北京参考》:人什么时候开始衰老?人体器官有衰老次序吗?
童坦君:衰老分生理成分分生理衰老与病理衰老。同一物种不同个体,即使同一个体不同的组织或器官其衰老速度也不相同。从出生到16岁前各组织器官功能增长快,从16--20岁左右开始到平稳期直到30---35岁,从35岁开始有的器官和组织功能开始减退,其衰老速度随增龄而增加。如果以30岁人的各组织器官功能为100的话,则每增一岁其功能下降为:(休息状态下)神经传导速度以 o.4%下降,心输出量以0.8%下降,肾过滤速率以1.0%下降,最大呼吸能力以1.1%下降。可以理解为肺最容易衰老。其次为肾脏的肾小球,再是心脏,而神经、脑组织衰老速度相对慢一些。各组织器官功能随增龄呈线形进行性下降,因此老年人容易患病,这是一般规律。但在现实生活中有的人衰老速度衰老的生物学指标
《北京参考》:那么,什么情况提示人衰老了?
童坦君:制约哺乳动物衰老研究的一个重要因素就是缺少可靠、易测的评估生物学年龄的标志。我们在细胞水平、分子水平发现了一些指标,可作为衰老生物学标志,但是还只是在实验室阶段,离应用到生活中去还有很长的一段路要走。以下5个指标都和衰老有关,但单独使用都有欠缺与不足的地方:
一、成纤维细胞的体外增殖能力。根据细胞的衰老假说,成纤维细胞体外增殖能力是可靠的估算供者衰老程度的指标。
二、DNA损伤修复能力。多种 DNA损伤,如:染色体移位、DNA单双链断裂、片段缺失都随年龄积累。这一现象除与衰老过程中自由基生成率升高及抗氧化剂水平降低有关外,与DNA修复能力降低密切相关。作为估算DNA修复能力的指标包括非程序DNA合成、DNA聚合酶B及内切脱氧核糖核酸酶UV2DNase和AP2DNase。另外,检测各种DNA损伤的方法亦可用于检测该种DNA损伤的修复能力。
三、线粒体DNA片段缺失。线粒体 DNA片段缺失的检测可以毛发为材料,应用甚为便利,是一项很好的衰老生物学标志。
四、DNA甲基化水平。DNA甲基化是真核生物基因表达渐成性调节的重要机制,通过改变染色体的结构,影响DNA与蛋白质的相互作用,抑制基因表达。
五、端粒的长度。对人体不同的组织进行端粒长度检测,发现端粒长度与细胞的寿限相关,精子、胚胎的端粒最长,而小肠粘膜细胞的端粒最短。 Zglinicki等报道,氧化压力造成的单链断裂是端粒缩短的主要原因,过氧化氢诱导细胞出现衰老表型的同时,也加快端粒的缩短。因此,端粒长度不单是细胞分裂次数的"计数器",而是一项细胞衰老的标志。
改善环境改变衰老
《北京参考》:与衰老关系密切的因素有哪些?
童坦君:环境与遗传因素影响着衰老进程。其中遗传控制起着关键作用。衰老并非单一基因决定,而是一连串"衰老基因"、"长寿基因"激活和阻滞以及通过各自产物相互作用的结果。DNA(特别是线粒体DNA)并不像原先设想的那么稳定,包括基因在内的遗传控制体系可受内外环境,特别是氧自由基等损伤因素的影响,会加速衰老过程。在环境还没尽善尽美的条件下,环境是影响衰老的重要因素。譬如我国解放前平均寿命只有35岁,而现在北京市民平均寿命约76岁。还有我国的长寿地方如新疆的和田、江苏的南通、广西的巴马,说明了环境很重要。老百姓延缓衰老能做到的也只有尽量改善环境。但是,同一个长寿村,为什么不是每个人都长寿呢?同时说明遗传起着关键作用。在普通地域,常常有长寿家族,说明长寿基因可以通过遗传来表达。
端区长度随增龄缩短 女性比男性长寿
《北京参考》:人的衰老有性别差异吗?
童坦君:流行病学调查表明,人类女性比男性长寿。从分子水平如何解释女性寿命比男性长这一普遍的生命现象呢?这得从衰老机理说起,比较公认的如氧自由基学说,还有现代的DNA损伤修复学说、线粒体损伤学说以及端区假说等。下面将目前国际上衰老研究的热点结合我们自身的研究工作介绍如下,人类除干细胞外,大多数体细胞端区长度随年龄增加而缩短,而体外培养的细胞端区长度随传代而缩短;端区缩短到一定程度,细胞不再分裂,即不能传代,最终衰老直至死亡。端区是指染色体末端的特殊结构,此结构可防止两条染色体末端的DNA链(又名脱氧核糖核酸,它是蕴含遗传信息的遗传物质)因互相交联而造成染色体的畸变。研究中发现,相同年龄组的成年男性的端区长度长于女性,但随增龄端区长度缩短速率却比女性快,每年差3bp。
《北京参考》:人能够改变衰老吗?
童坦君:运动医学专家研究表明,心肺功能、骨质疏松情况、肌肉力量、身体的耐久力、胆固醇水平、血压等,通过长年锻炼或参加体力劳动、保健是可以改善的。难以改善的指标,只有头发的变白与皮肤弹性减退及萎缩变薄两项。从分子水平讲,我们在细胞衰老相关基因及信号传递通路的先后研究中发现抑癌基因p16通过调节1Kb蛋白活性,不通过端粒酶,就可影响端粒长度、
DNA修复能力与细胞寿命,初步阐明 p16是人类细胞衰老遗传控制程序中的主要环节。这是我国在人类细胞衰老机理研究上取得的突破,还发现衰老相关基因p2 1可保护衰老细胞免于凋亡。至于还有哪些基因管着衰老、怎么管着衰老的速度,都是人类将要继续研究的课题。
《北京参考》:老百姓目前如何做到延缓衰老?
童坦君:改善内外环境--遵循平衡饮食、适当运动、心理平衡原则。对于好的环境因素,我们充分利用它;对于不好的因素,要了解它、调控它。平平常常普普通通轻轻松松《北京参考》:童老您今年多大年纪?您看上去很精神,请介绍一下您的养生之道。
童坦君:我71岁。老年人要平平常常过日子,不要有压力。
我觉得健康老人最重要的是双腿灵、手脚要利落,不要老是坐着不动或躺着。如能胜任长途步行,则反映心脏功能良好。值得一提的是,老年人不要一看电视就好几个小时。对于饮食要普普通通,不要太挑剔,也不忌口,譬如说肥肉,我也吃它一口,但总量不要太多。在心理方面,平时要做高兴的事,以求轻轻松松。譬如爬山时,你可以什么事情都不想。老年人退休后的生活也可以出彩儿,但不要太累;帮着带带孙子,其实是最幸福的事情。
以崇尚科学为荣以愚昧无知为耻
《北京参考》:您当初从事衰老研究工作是怎么想的?
童坦君:据统计,一个人一生的医药费用有三分之二花在老年阶段,随着老年人的增多,其医疗费用将成为家庭和社会的沉重负担,因此老年医学越来越重要。对衰老的研究目的就是要提高老年人的生命质量,延长老年人的健康期、缩短带病期而不仅仅是多活几年。衰老研究是一个年轻的学科,过去的研究方向是整体器官研究,现在是在细胞水平方面研究,以后还要做模式动物研究,但是又不能把动物研究的直接结果用在人的身上,因此,衰老研究还要多样化,不仅要在细胞水平做,还要在器官水平、整体水平做,这样衰老机理研究才能跟上国际与时代。老年医学基础研究对老年临床医学有着重要的作用。我国老年医学基础研究还比较薄弱,如掉队就很难赶上,我们应以崇尚科学为荣,以愚昧无知为耻,我国虽然是人口大国,但是衰老研究工作并不矛盾,在国际上应该处于先进行列。
美科学家衰老新解 人类寿命是可以改变的
2005年02月07日 09:12 新华网
美国《新闻周刊》1月17日一期刊登一篇题为《岁月的皱纹》的文章,介绍五位科学家对衰老的生物化学过程提出的新解释;他们有一个共同的认识,即人类的寿命并不是固定不变的。文章摘要如下:
虽然死亡与纳税一样不可避免,但是未来人们的衰老过程会变慢,寿命也会明显延长。五位科学家对衰老的生物化学过程提出了新的解释,为益寿延年药物的问世敞开了大门。虽然他们的研究方法不尽相同,但都有一个共同的认识,即人类的寿命并不是固定不变的。增强:目标基因在抗衰老方面更加活跃,几年前,分子遗传学家辛西娅·凯尼恩的学生拿着一盘蚯蚓问过往行人他们认为这些蚯蚓有多大。多数人说,它们只有5天那么大。他们并不知道凯尼恩已经修补了这些蚯蚓的基因。这些蠕动的生物的健康状况完全像刚出生5天的样子,但实际上它们已经出生144天了 — 这是它们正常寿命的6倍。
十年来,凯尼恩坚持不懈的研究已经表明:通过改变激素水平增强约100种基因的功能,“就可以轻而易举地使寿命大为改变”,至少蚯蚓是这样。这些基因有的能够产生抗氧化剂;有的能够制造天然的杀菌剂;有的则参与将脂肪运送到整个身体;还有一些被称作是监护人,据凯尼恩说,它们“能够使细胞成分保持良好的工作状态”。一般来说,这些基因越活跃生物的寿命就可能越长。
1993年,凯尼恩关于蚯蚓基因的研究成果首次发表,持怀疑态度者预言这项成果在人类身上行不通。科学家们仍不了解人类和蚯蚓寿命长短如此悬殊的确切原因,更不知道改变蚯蚓寿命长短对人类来说可能意味着什么。不过,蚯蚓的细胞构成很大程度上与高等哺乳动物十分相似。这项发现为生产保健营养品的长生公司打开了大门,该公司正在尝试开发一种药物,这种药物能够产生与凯尼恩的基因修改相同的效果。凯尼恩说:“我并不是说改变一些基因,人类就能够长生不死,但是这可以使80岁的老人看上去像40岁的样子。”对此,谁会反对呢?
压力:长期紧张使细胞衰老得更快
如果你抱怨压力使你又增添了新的皱纹或白发,很有可能你是对的。
《国家科学院学报》去年秋季发表的一项研究报告为你的这种看法提供了科学依据。参与这项研究的加州大学精神病学助理教授埃莉莎·埃佩尔和她的同事们发现,长期处于紧张状态,或仅仅是感到了紧张,就能明显缩短端粒的长度。端粒就是细胞内染色体端位上的着丝点,可用来衡量细胞衰老过程。端粒越短,细胞的寿命就越短,人体衰老的速度就越快。
埃佩尔对39名年纪在20岁—50岁之间的女性进行了研究,她们的孩子有的患严重的慢性病,比如大脑性麻痹。埃佩尔将她们与同一年龄组但孩子都很健康的另外19名母亲进行了比较。母亲照顾患病小孩的时间越长,她的端粒就越短,而且她所面临的氧化压力(释放损害DNA的自由基的过程)就越大。与感觉压力最小的妇女相比,两组女性中自称压力最大的人,其端粒与年长她们10岁的人相当。
虽然埃佩尔承认要想证实她的发现还需要进行更多的研究,但是她认为这个结果可能有积极意义。她说:“既然我们认为我们能够看到压力会造成细胞内的损伤,人们可能会更加重视精神健康。”她补充说,DNA受损可逆转是“绝对”有希望的,“改变生活方式,学会化解压力,就有可能改进你的生活质量、情绪和延长寿命”。
限制:严格控制卡路里摄取可能减缓衰老速度
1986年,当伦纳德·瓜伦特第一个提出通过限制卡路里的摄取来研究生物学的衰老时,这个主意听上去荒唐可笑。然而在过去十年中,研究人员主要了解为什么突然降低卡路里的摄取能激发一种名为SIR2的基因的活性并能延长简单生物体的寿命,而且取得了很大进展。
瓜伦特和一位名叫戴维·辛克莱的哈佛大学研究者都是这方面的顶尖专家,他们主要研究名为“sirtuins”的抗衰老酶,这是SIR2或哺乳动物身上的与SIR2类似的SIRT1所产生的蛋白家族。瓜伦特的实验已经搞清楚了SIR2背后的很多基本分子过程。例如一种名为NADH的天然化学物质可以抑制“sirtuins”发挥作用;他们已经确认NADH含量较低的酵母存活的时间更长。辛克莱发现白藜芦醇与限制卡路里摄取有关联。研究表明,酵母在大剂量白藜芦醇的作用下能延长寿命70%。
因为很少有人愿意大幅度限制卡路里的摄取,瓜伦特就开始寻找一种有相同功效的药剂。长生公司也开始利用瓜伦特的研究成果,这意味着有朝一日不用再提节食这个字眼,人类或许照样能从限制卡路里摄取中获得好处。
补给:两种化学物质使老鼠变年轻
据《国家科学院学报》2002年发表的研究报告说,加州奥克兰研究所儿童医学专家布鲁斯·埃姆斯和他的同事把两种在体细胞中发现的化学物质 — 乙酰基L肉碱和α硫辛酸 — 给老鼠吃。这不仅使老鼠在解决问题和记忆测试中表现更佳,而且行动起来也更加轻松和充满活力。
研究人员确认,不同化学物质混合起来能够改善线粒体和细胞器的功能,而细胞器是细胞主要的能量来源。埃姆斯在一项研究中发现,当加入过氧化铁或过氧化氢的时候,硫辛酸能保护细胞不被氧化。
衰老:透过现象看本质
一、前言
当前,生命科学有关衰老机制的研究,正处于百花齐放、硕果累累的时期(Comfort, 1979; Medvedev, 1990; Hayflick, 1998; Kirkwood, 1999; Warner, 2005; Yin & Chen, 2005),然而,由于衰老过程极其复杂,影响因素千变万化,又由于各个领域研究工作者的知识局限和专业偏见,我们实际面临的是一个鱼龙混杂,莫衷一是的混乱局面(Medvedev, 1990; Olshansky et al. 2002; de Grey et al., 2002; de Magalhaes, 2005)。
在这篇论文中,我们将首先简明地回顾有关衰老机理研究的重要进展,探讨在衰老过程中,遗传基因调控与不可避免的环境因子损伤的相互作用。接着,我们强调指出,为了研究真正意义上的衰老过程,应该将注意力集中在健康状态下的种种生理性老化改变,而不是病理性变化。例如,生物体内蛋白质的增龄性损变是一个最为普遍存在的老化现象。在详细阐述自由基氧化和非酶糖基化生化过程,以及熵增性老年色素形成生化机理后,重点探讨了羰基毒化(应激)在衰老过程中的特殊重要意义(Yin & Brunk,1995)。最后,透过现象看本质,提出生化副反应损变失修性累积是生理性衰老过程的生化本质。
二、衰老理论概述和对衰老机理研究的总体评论
大量的生命现象和实验事实提示,尽管少数低等动物的死亡显示出有一些神秘的“生命开关”在起作用,但衰老过程,尤其是高等动物在成年后的衰老过程已被清楚地认识到是一个受环境因素影响的缓慢渐进的损伤和防御相拮抗的过程。大量现行的重要的衰老研究成果都无可争辩地显示了这一点(Comfort, 1979; Medvedev, 1990; Hayflick, 1998; Yin, 2002)。为了便于分析和讨论,我们首先列出数十种迄今最为重要的衰老学说:
整体水平的衰老学说主要有:磨损衰老学说(Sacher 1966)、差误成灾衰老学说(Orgel 1963)、代谢速率衰老学说、自体中毒衰老学说(Metchnikoff 1904)、自然演进衰老学说(程控学说)、剩余信息学说(程控学说)、交联衰老学说;
器官水平的衰老学说有:大脑衰退学说、缺血损伤衰老学说、内分泌减低衰老学说(Korencheysky, 1961)、免疫下降衰老学说(Walford 1969);
细胞水平的衰老学说有:细胞膜衰老学说(Zs.-Nagy, 1978)、体细胞突变衰老学说(Szilard, 1959)、线粒体损伤衰老学说(Miquel et al., 1980)、溶酶体(脂褐素)衰老学说(Brunk et al., 2002)、细胞分裂极限学说(程控学说);
分子水平的衰老学说有:端粒缩短学说(程控学说)、基因修饰衰老学说、DNA修复缺陷衰老学说(Vilenchik, 1970)、自由基衰老学说(Harman, 1956, 2003)、氧化衰老学说(Sohal & Allen, 1990; Yu & Yang, 1996)、非酶糖基化衰老学说(Cerami, 1985)、羰基毒化衰老学说(Yin & Brunk, 1995)和微量元素衰老学说(Eichhorn, 1979)等等。
其它重要的衰老学说还有熵增衰老学说(Sacher 1967, Bortz, 1986)、数理衰老学说和各种各样的综合衰老学说(Sohal, 1990; Zs.-Nagy, 1991; Kowald & Kirkwood, 1994)。从上述26种主要的衰老学说可以初略的看出绝大多数衰老学说(22种)认为,衰老是因生命过程中多种多样的外加损伤造成的后果。简言之,是一个被动的损伤积累的过程。
应该说明的是在4种归类为“程控学说”的衰老理论中,细胞分裂极限学说和端粒缩短学说所观察研究的所谓“细胞衰老”与动物整体的衰老有着很大的差别。就“细胞不分裂”这个概念本身而言,并不是“细胞衰老”的同义词。解释很简单,终末分化的神经细胞和绝大多数肌肉细胞在生命的早期(胎儿或婴儿)时期完成了分化以后,便不再分裂,却仍然健康的在动物体内延用终身(Sohal, 1981; Porta, 1990)。近来Lanza等甚至用体外培养接近倍增极限的胎牛二倍体成纤维细胞作为供核细胞成功地培育出了6只克隆牛(Lanza et al., 2000),所述的6只克隆牛的端粒比同龄有性生殖牛还长。其实,从衰老过程的常识(或定义:衰老是生物体各种功能的普遍衰弱以及抵抗环境伤害和恢复体内平衡能力逐渐降低的过程)的角度来讲:端粒缩短与细胞和整体动物的增龄性功能下降基本无关。因篇幅所限,本文不作详谈(Wakayama et al. 2000; Cristofalo et al., 2004)。
生命科学对于遗传因子与环境损伤各自如何影响衰老进程的认识经历了漫长的“各自为证”的阶段。经过遗传生命科学家几十年的辛勤探索,现已实验确定的与衰老和长寿有关的基因已达几十种(Finch & Tanzi 1997; Warner, 2005;),例如:age-1, Chico, clk-1, daf-2, daf-16, daf-23, eat-2, gro-1, hsf-1, hsp-16, hsp-70, Igflr+/-, indy, inR, isp-1, KLOTHO, lag-1, lac-1, MsrA, mth, αMUPA, old-1, p66sh, Pcmt, Pit-1, Prop-1, ras2p, spe-26, sag, sir2, SIRT1, sod1 基因等等(Hamet & Tremblay, 2003; Warner, 2005)。这些寿命相关基因可被大致分为四类:1)抗应激类基因(如,抗热休克,抗氧应激类);2)能量代谢相关基因(如,胰岛素/胰岛素因子信号途径,限食或线粒体相关基因);3)抗损伤和突变类基因(如,蛋白质和遗传因子的修复更新等);4)稳定神经内分泌与哺乳动物精子产生的相关基因等。好些“寿命基因”的生物学功能目前还不是很清楚。
另外,研究发现的与细胞分裂和衰老相关的细胞周期调控因子有CDK1、PI3K、MAPK、IGF-1和 P16等等(Wang et al., 2001; de Magalhaes, 2005)。因此,生命科学家已经清醒地认识到确有与衰老和长寿相关的基因,但掌管寿命长短的遗传因子不是一个或几个,也不是一组或几组,而是数以百计的遗传因子共同作用的结果(Holliday, 2000; Warner, 2005)。衰老过程是与生理病理相关的,在调控、防御、修复、代谢诸多系统中的多个基因网络共同协调,抵御种种环境损伤的总结果。总之,衰老是先天(遗传)因素和后天(环境)因素共同作用的结果,已逐渐成为衰老生物学研究领域公认的科学事实。
认清了动物衰老的上述特征,关于衰老机制的研究便可理性地聚焦在(分子层面上的)损伤积累和防御修复的范围之内。
三、衰老的生理性特征和潜藏的分子杀手
为了讨论真正意义上的衰老机制,有必要对衰老和老年疾病作较为明晰的界定。一般来讲,学术界普遍认同:衰老不是一种疾病。衰老机制主要研究的是生物体健康状态下的生理性老化改变。
考虑到衰老过程是一个普遍存在的、渐进性的、累积性的和不可逆的生理过程,因此造成生理性衰老的原因应该是有共性的损伤因素(Strehler, 1977)。这些因素造成的积累性的,不可逆的改变才是代表着实际意义的衰老改变。
其实无论是整体水平、器官水平还是细胞水平的衰老改变归根结底还是分子水平的改变,是分子水平的改变分别在不同层次上的不同的表现形式而已。许多非疾病性衰老改变,例如增龄性血管硬化造成的血压增高,又例如胶原交联造成的肺纤维弹性降低和肺活量下降,还有皮肤松弛,视力退化,关节僵硬等等都隐含着生物大分子的内在改变(Bailey, 2001)。这些改变从整体和组织器官的角度来讲不算生病,但分子结构已经“病变”了。例如,蛋白质的交联硬化就是一个最为常见的不断绞杀生命活力的生化“枷锁”,即使是无疾而终的老人,体内蛋白质的基本结构与年轻人的相比也早已面目全非了。生物体内蛋白质的增龄性损变和修饰是一个普遍存在的老化现象。衰老的身体,从里到外、从上到下都可观察到增龄性的蛋白质损变。
当然,许多学者会毫不犹豫地赞同,基因受损应该是导致衰老的重要原因之一。然而,‘衰老过程为体细胞突变积累’的假说却遭到了严谨的科学实验无情地反驳,例如,辐射损伤造成遗传因子突变在单倍体和二倍体黄蜂(wasp)身上应该造成明显的寿差,但研究结果表明,DNA结构遭受加倍辐射损伤的二倍体黄蜂的寿命与单倍体黄蜂相比没有出现显著性的寿命差别,否定了上述推测 (Clark & Rubin, 1961; Lamb, 1965)。另外,大量的生物医学研究表明,衰老过程中DNA损伤和突变的增加主要导致病理性改变(Bohr, 2002; Warner, 2005),比如,造成各种各样的线粒体DNA的疾病(Holliday, 2000; Wallace, 2003)以及癌变的产生等。考虑到衰老过程明显的生理特征,蛋白质的增龄性损伤和改变则显然比遗传物质的损伤、变构对“真正衰老”做出了更多“实际的贡献”(Kirkwood,1999; Ryazanov & Nefsky,2002; Yin & Chen, 2005)。
另外,Orgel (1963) 提出的“差误成灾衰老学说”认为:衰老是生物体对‘蛋白质合成的正确维护的逐渐退化’也遇到了科学实验的强烈挑战而基本被否定(Gallant & Palmer 1979; Harley CB et al., 1980)。Harley等人(1980)的研究表明:‘体外培养的人体成纤维细胞在衰老过程中蛋白质的合成错误没有增加’(注意,对于蛋白质来说,氧化应激几乎为无孔不入和无时不在的生命杀手)。进而,该领域的科学家们越来越清楚地认识到,蛋白质的表达后损变才是生命活动和衰老的最主要的表现。因为与衰老相关的蛋白质变构在衰老身体的各个部位比比皆是(如身体各器官组织的增龄性纤维化和被种种疾病所加速的纤维化),而且组织内蛋白质的衰老损变是最终的也是最普遍的衰老现象。事实上,老化蛋白质损伤几乎在每个衰老假说中都有所涉及。因此,本论文的分析和讨论的重点将聚焦在蛋白质的损伤和修复与衰老的相关性等范畴。
总的来说,蛋白质的合成、损变与更新贯穿于整个生命过程中。在生命成熟以后,蛋白质的合成与降解(速度)处于动态平衡中。随着年龄增长,这个平衡逐渐出现倾斜(Bailey, 2001; Terman, 2001)。衰老的生物体细胞内无论是结构蛋白还是功能性蛋白质的损伤和改变的报道比比皆是(Stadtman, 1992, 2003; Rattan, 1996; Ryazanov & Nef