抗衰老的具体介绍.doc

抗衰老；自由基；抗氧化剂；端粒酶抗衰老机制是目前研究较热的课题之一，随着生物化学与分子生物学技术的不断发展，氧自由基、抗氧化剂、干细胞技术、端粒、基因等与细胞衰老有关的研究越来越受到重视，成为抗衰老研究的热点。瑞士卡瑞抗衰老医疗中心根据多年的研究证明：随着年龄的增长，细胞内自由基的生成增加，自由基对细胞有破坏作用，而受损的细胞下一代也会受到损坏，细胞损伤死亡增加，因此引起衰老1、瑞士卡瑞抗衰老医疗中心的实验研究中发现，机体内存在过氧化物酶体，其主要作用是生成和清除H2O2，在体内具有防止活性氧损伤的重要作用2、如何减少自由基的生成也是现在研究的热门，热量限制是研究减少自由基生成课题中的又一个专题，长期热量限制可以减轻自由基的过量生成，对抗衰老以及衰老疾病都有预防作用3、基因技术是抗衰老的分子机制基础，随着科技的快速发展，基因芯片，基因检测，基因干预等在抗衰老研究中占有重要地位4、本文对抗衰老目前在生物化学方面的机制进行阐述。 1 生物氧化方面 瑞士卡瑞抗衰老医疗中心根据多年的临床研究观察证实：随着年龄的增长，生物体的代谢作用一般都随年龄增大而不断下降，包括糖代谢、脂类代谢、蛋白质代谢、核酸代谢、矿物质、酶、激素等，都会随年龄增大而下降。生物体一生中代谢都在发生变化，研究机体在不同年龄的代谢改变的原因和机制，对延缓衰老是非常重要的。自由基学说从自由基损伤机体细胞、大分子、DNA等角度探讨衰老，并且研究如何清除自由基，保护机体抵抗和延缓衰老。 1.1 氧自由基学说 氧自由基是体内代谢的必然产物，是生命活动所必需的物质。瑞士卡瑞抗衰老医疗中心介绍说：人体内的自由基具有广泛的作用，在正常情况下机体通过低分子化合物和酶的作用维持自由基的动态平衡。随着年龄的增大自由基生成过多而清除少时，过多的自由基极易侵害细胞脂质中的不饱和脂肪酸，形成脂质自由基，引起脂质过氧化反应，损伤细胞，从而引起细胞分化障碍，最终引起机体衰老。自由基可以将能量传递给身体组织、细胞，使细胞脂质过氧化，破坏细胞膜，进入细胞核内，使内质网、溶酶体、线粒体等结构遭到破坏，又能抑制细胞分裂修复，引起蛋白变性、交联，酶失去活性。自由基还可以引起染色体变异、染色体断裂和交联。通过以上作用自由基可以导致细胞老化，机体衰老。因此如何清除过多的自由基是当前抗衰老研究的热门课题。我们从以下几个方面加以阐述。 1.2 酶类5 细胞内清除自由基的酶主要有超氧化物歧化酶（SOD）、不含硒谷光甘肽过氧化物酶（nonSeGPx）、谷光甘肽硫转移酶（GST）、过氧化氢酶（CAT）6、硒谷光甘肽过氧化物酶（SeGPx）和醛酮还原酶（AR）。SOD，是一类金属酶，广泛存在于生物体内，具有明显的抗氧化作用，能有效清除自由基，从而保护机体免遭自由基的侵害。SOD的含量和活性与最大寿限有密切关系，活性越高，最大寿限也相应增高7。nonSeGPx和GST，二者是同一种酶蛋白，是一种多功能酶，能催化有机过氧化物还原成相应的醇，还能催化脂氢过氧化物醛式分解产物与谷胱甘肽（GSH）反应，生成无毒或毒性小的GSH硫结合物，但不能催化H2O2还原。SeGPx，是体内存在的一种含硒清除自由基和抑制自由基反应系统，对防止体内自由基引起膜脂质过氧化具有特别重要的作用8。SeGPx主要存在细胞质中，一部分存在于线粒体中。在线粒体及胞浆中所产生的H2O2常靠SeGPx清除,还原生成相应的醇或H2O。还能催化其他混合二硫化合物如GSH和辅酶A混合二硫化合物还原。SeGPx是防止过氧化物堆积的主要保护酶。SeGPx随年龄的增长不断减少，是衰老的因素之一。CAT，主要分布在红细胞、肝及肾的细胞中，催化H2O2向H2O的分解反应。是体内清除H2O2的主要酶。CAT与生命寿限呈负相关，是机体衰老的原因之一。AR，能催化脂肪醛（HNE）和脂肪醛GS（HNEGS）还原，是机体抗氧化防御机制重要成分之一，通过除去脂质过氧化作用的毒性产物，保护细胞免受脂质过氧化损伤9。1.3 褪黑素（MT） MT是一种内源性抗氧化剂，具有高脂溶性，是松果腺分泌的激素之一，是原核生物到人类均存在的进化保留分子，也能清除自由基，同其他自由基清除剂相比具有更高的活性，是迄今为止发现最强的自由基清除剂。MT不仅可以抑制自由基的产生，而且可以在自由基产生后消除自由基，是一种强有效的羟基中和剂，减少Fe2+和H2O2对脂质体和红细胞引发的脂质过氧化，保护DNA免受损伤。MT直接清除自由基的能力是维生素C和E的2.74.0倍，而且MT能在DNA水平发挥抗氧化作用，生理浓度的MT的作用既是维生素C和E的6070倍10。1.4 核酸 核酸能够增强SOD和GSHPx的活性，其代谢产物尿酸又有很强的抗氧化作用，核酸又能促进双歧杆菌生长，该杆菌又促进SOD的活力11。Matsushita等12研究表明核酸碱基上的氮氧原子能够捕获亚油酸氧化过程中形成的自由基，并螯合铜等加速氧化作用的离子，可以减少脂质过氧化及脂质过氧化损伤带来的DNA损伤。另外，核酸具有促进细胞增殖和分化的作用，这都与抗衰老功能有关。1.5 脂溶性抗氧化剂 类胡萝卜素（CAR），包括胡萝卜素和叶黄素。CAR能直接与活性氧起反应。胡萝卜素与脂质双层分子结合能保护细胞，免受细胞内外的自由基损伤。其机制是，CAR能淬灭氧分子(1O2)，还能与脂过氧基LOO-作用，生成非自由基结合物。辅酶Q，其抗氧化机制可能是直接清除O2或与脂自由基或脂过氧化基反应、或作为生育酚自由基的还原剂，使生育酚再生。维生素E，又名生育酚，不但是1O2和O2的清除剂，而且更重要的是脂质过氧化作用的阻断剂，是细胞膜的主要保护剂。1.6 水溶性小分子抗氧化剂 维生素C,也称抗坏血酸，是脯氨酸羟化酶和赖氨酸羟化酶的辅因子。维生素C作为自由基清除剂，可以与O2和H2O2反应，更快地与OH反应生成抗坏血酸自由基，也可以清除1O2。GSH，是细胞合成的抗氧化剂，主要存在细胞内，能将细胞内生成各种自由基转变为O2，再经SOD歧化生成H2O2。GSH的抗氧化作用必需SOD协同作用才可以起到抗氧化作用。1.7 蛋白性抗氧化剂 铜蓝蛋白(CP)，是人血浆的含铜蛋白，它具有氧化酶活性，能氧化各种多胺和多酚，其抗氧化作用主要是防止过度金属Fe2+和Cu2+催化H2O2形成OH，机制是CPCu2+具有铁氧化酶活性，能将Fe2+氧化成Fe3+，防止Fenton反应的发生，同时生成的CPCu2+能将O2完全还原成H2O，不生成活性氧中间体。清蛋白和清蛋白结合胆红素，清蛋白能结合Cu2+抑制OH生成。其机制是清蛋白与Cu2+结合，并与OH反应。清蛋白结合胆红素能有效清除1O2和O-2及过氧基。转铁蛋白和乳铁蛋白，与铁有较强的亲和性，是强抗氧化剂，能有效清除OCl-。金属硫蛋白，是一组含有金属和硫的小分子蛋白质，其清除自由基作用可能是与OH和O-2反应。1.8 其他抗氧化剂 瑞士卡瑞抗衰老医疗中心介绍说：维生素A、尿酸、丁羟基甲苯、茶多酚等，均有抑制过氧化作用，对延缓衰老有重要作用。尿酸及其钠盐是很好的抗氧化剂，能保护膜防止脂质过氧化，是寿命决定因子。茶多酚是一种强有力的抗氧化物质，能阻止自由基对细胞DNA的损伤，抑制细胞突变，增强细胞介质的免疫功能。抗氧化剂最重要的作用不是防止细胞中的累积性损伤，而是保护和稳定细胞原有的分化状态，清除细胞分化障碍，从而抵抗细胞衰老。1.9 双歧杆菌 双歧杆菌具有清除自由基及抗膜脂质氧化作用，具有促进SOD的活力作用。1.10 限制热量摄入 细胞内各种活动所需的能量由ATP提供，ATP主要来源于线粒体氧化磷酸化过程。研究说明限制能量代谢可以通过线粒体活性减少活性氧的生成，增加内源性抗氧化防御系统，减弱机体氧化应激程度，延长物种生命2。 2 分子机制方面2.1 衰老的程序性理论 衰老的程序性理论认为衰老过程受遗传控制，基因携带特殊的指令控制着个体的生长、成熟、衰退、死亡。衰老伴随着生长和发育，是生长和发育的组成部分，其终止于死亡。当前研究人员正在研究一些能控制人体衰老基因，当衰老时将这些基因植入人体，代替衰老的基因控制生命过程。2.2 端粒酶学说 端粒是位于真核细胞线性染色体DNA末端的具有高度保守的重复核苷酸序列与特异结合蛋白的复合体。端粒起到保护染色体免于降解和融合的作用。人的细胞端粒DNA是由5TTAGGG3反复串联而成，总长度约515 kb,端粒的长度主要受端粒酶、端粒结合蛋白和核糖基转移酶核糖多聚酶等共同调控16，线性DNA复制必需有端粒以保证复制DNA的完整。每次细胞分裂，由于染色体线状DNA末端复制缺口问题，端粒将丢失50200个核苷酸，因此细胞分裂次数是有限的。体细胞可分裂50次。然而有端粒酶存在，它能复制端粒结构，可无数次分裂。 端粒酶以自身的RNA为模板合成端粒DNA，稳定端粒的长度，由RNA和蛋白质组成的核酸核蛋白酶，是依赖RNA的DNA聚合酶。目前认为端粒酶主要有三个亚基单位组成：端粒酶RNA(hTR)；端粒酶相关蛋白（TPI/TLP1）;端粒酶催化亚基（hTERT）17。端粒酶的主要功能有：通过自身的RNA模板，催化亚单位和辅助蛋白将端粒DNA添加到染色体的末端；维持和平衡端粒序列长度；修复断裂的染色体末端18。2.3 抗衰老基因 目前已确定的长寿基因有10多种19，他们是age1、chico、rasag1、lac1、daf2、daf16、daf23 clk1 clk3、spe26、gro1等。2.4 Klotho基因 Klotho基因是一种主要在肾脏和脑组织表达的基因，能通过影响细胞结构，调节维生素D和钙、磷代谢，保护心血管系统，影响机体免疫功能等多种途径对衰老及衰老相关疾病进行相应的调节20。Klotho基因是细胞外作用基因，编码胞外作用蛋白，既分泌蛋白，该基因断裂可引起早衰症状，如活动减少、生育能力丧失、骨质疏松、动脉硬化、皮肤萎缩等。2.5 线粒体DNA (mtDNA) mtDNA是独立于细胞核染色体外的又一基因，为双链闭和环状结构。mtDNA的序列共有16 569 bp，哺乳动物mtDNA的组成非常一致，共有22个转移RNA基因、2个核糖体基因和13个参与组成呼吸链蛋白质的基因。mtDNA是多拷贝的，只有当突变的mtDNA达到某一阈值时，才能引起细胞功能异常。与衰老有关的mtDNA的突变有五种21，大片缺失，点突变，插入，Dloop区小的串联重复，DNA重排。mtDNA突变的生物学效应是细胞生物能阈值模式及细胞程序性死亡。在细胞能量代谢中mtDNA突变会影响酶复合体，可导致复合体功能缺失，但对复合体影响不大。复合体被抑制后，电子传递经由复合体进行，产生的超氧化物大约是复合体的4倍，超氧化物浓度的增加最终形成高毒性的羟自由基。另外复合体缺乏引起乳酸中毒，有利于过氧化质子化，形成非常活跃的过氧化羟基自由基。这两种活性高的自由基可再作用于mtDNA，引起损伤，形成恶性循环，最终产生大量自由基引起细胞死亡。mtDNA主要功能与氧化磷酸化有关，由于它处于高氧自由基环境又缺乏保护及修复功能，易受氧化损伤发生突变，随着年龄的增加突变显著增加22。如何减少mtDNA的损伤，减少氧自由基的产生是当前分子生物学研究的一个热点，有研究表明肿瘤坏死因子能调节线粒体内活性氧的水平，白细胞介素1，能够诱导线粒体内MnSOD的表达增加2。 3 展 望瑞士卡瑞抗衰老医疗中心根据多年的临床研究发现：抗衰老研究是一个复杂的过程，近几十年来，随着现代遗传学、分子生物学、细胞生物学和分子免疫学等边缘学科的飞速发展，人们对抗衰老的机制有了深层次的认识，很多新技术将应用于抗衰老的研究。如今人类已经掌握了检测生物大分子的能力，而且可以通过剪切和酶接改造生物大分子，引起基因突变，从而延长寿命，如去衰老技术，一个新兴的专业，用克隆技术克隆机体内的衰老细胞、组织、器官，然后替换体内衰老的相应部件，减少排斥反应，以达到延缓衰老的目的。去衰老技术主要应用克隆技术、人类干细胞系培养技术、组织工程等技术，设计方案来重