衰老、氧化压力和退化性疾病.doc

一、衰老、氧化压力和退化性疾病（二）2010/01/18 21:04 营养补品比较 尽管，科学家们在衰老的研究方面取得了有意义的进展，但是，在已往所提及的任何一种衰老理论中，还没有一个理论能解释衰老的全过程。许多理论仅仅阐述了衰老发生机制的一个方面。由于衰老是一个多方面的过程，所以它可能包括所有提到的机制。然而，衰老机制也可能就存在于一个把这些理论都集于一体的普通学说中-自由基理论。 自由基理论 早在1954年，自由基理论就被退休的生物化学家、医学教授Denham Harman博士提出来了。如同许多大胆的科学预测一样，Harman博士提出的这一假设当时并没有引起人们的注意，甚至遭到人们的嘲笑。直到60年代后期，一些科学研究的结果才无可非议地验证了他敏锐的洞察力。 按照Harman博士的假设，当我们机体的细胞在生命的过程中，持续地遭受一种被称为自由基的分子碎片无情地袭击而导致持续性损伤的时候，衰老就发生了。这些不可控制的侵害所导致的残杀损害了蛋白、脂肪、碳水化合物和细胞核酸等重要细胞分子的完整性。 随着时间的流逝，这种累计性损伤就会改变分子的结构，破坏细胞的功能。然后，这种影响将会扩展到机体的组织和器官，加速机体衰老的进程，最终导致某种退化性疾病的发生。 如今，研究者们已将80多种退化性疾病的发生与自由基诱导的氧化压力联系起来。 Harman博士相信，这些疾病的发生并不是孤立的，而是受基因和环境因素影响的衰老过程的不同表现形式。从现代的观点看，估计有8090的退化性疾病与自由基的活性有关。至于你最终会得哪一种疾病，很大程度上是由你的基因(生命刚刚形成时就决定了的)、生活方式和常年的膳食结构决定的。 我们将在第二章中进一步地讨论自由基的概念及它是如何对机体的细胞造成损伤的。现在我们有足够的理由认为，衰老是氧化损伤累积的结果。这种损伤不可避免地会使细胞丧失正常的功能。这样，抗衰老实际上就是如何降低机体遭受氧化侵害程度的问题。进一步讲，抗衰老应该体现在我们的生活方式、膳食结构和基因类型的各个方面。 基因决定理论 自从1962年Leonard Hayflick的研究结果发表以来，认为基因在衰老过程中起作用的证据开始增多。这一时期也是其他科学家们发现自由基的确存在于生物系统中的时期。 通过对人体组织进行培养，Leonard Hayflick发现，人体细胞的分化能力具有一个上限，接近50次的分裂后，细胞的分裂频率就变得非常地慢了，逐渐地表现为不规则的形式，并呈现出扭曲的颗粒形态。这种形态的变化在一种暗淡的细胞衰老的状态(细胞的循环週期被抑制了)中出现。接下来就是细胞凋亡 (至今还被认为是一个不可避免过程的细胞程式化死亡)。 即使Hayflick将已分裂了20次的细胞冻存起来，结果也是一样。一旦这些冻存的细胞被融化，它们仍然记得还有30次的分化机会，并按照此几率进行分化。 根据观察到的这些结果，Hayflick做出以下结论：有机体的寿命是受某种生物钟来调控的。这种生物钟在生命被孕育的初期就已被设定好了一个固定的程式，并确定了精确的运转次数。对于人类来说，这个运转次数大约是50次，相对于一个潜在地、大约120年的生命时限。 Hayflick限制理论 这种细胞分化次数的上限值被称为Hayflick上限，依照生物种类的不同而有所区别。例如狗的潜在寿命大约是20年；蝴蝶的寿命却是仅仅几周；而普通果蝇的寿命也仅仅只有35天。这些都是Hayflick所称的生物钟在生物体内运行过程中表现出来的生物种属的特异性变化。令人惊奇的是，Hayflick所做的结论与有关人类死亡率的历史资料相一致。 人类200年前的平均期望寿命大约是25岁：高的儿童死亡率、糟糕的生活方式和传染性疾病的流行使人们过早地死亡。仅仅过了100年，人类的平均寿命就上升到大约50岁。今天人类的平均寿命大约是7075岁。科学家们预计，在未来的几十年内人类的平均寿命将达到8085岁。尽管人类的平均寿命在稳步地增加，人类的最大生命时限还是被限定在大约120岁。 随着卫生保健事业的发展，特别是抗生素的发现，为我们探索突破人类寿命时限的方法提供了美好的前景。但是，相对于Hayflick的细胞分化限制理论，人类的最大寿命时限仍然没有改变，就好像我们不能越过一个玻璃牆壁去行走一样。有正式记载的人类最长寿的人是活到了122岁的Jeanne Louise Calment(她把自己的长寿归于服用葡萄酒、富含橄榄油的膳食和幽默感)。按照当前长期的统计结果，还没有任何人的寿命能够超过这个记录。这是为什麽? 答案可能就在我们染色体的末端。 端粒理论 基于Hayflick所做的开创性工作，科学家们推断，Hayflick所提出的生物钟很可能就坐落在染色体的端粒(一种盘绕于我们机体细胞核内的、微细线状的遗传物质)上。我们机体的细胞有23对染色体，每一对染色体都包含被称为端粒的分子“帽”。这种分子“帽”的作用很像我们鞋带上起保护作用的塑胶帽。端粒在细胞分裂的过程中起重要的作用。 机体细胞每複製一次，端粒就变短一点。在经过大约50次的分化过程后，这些分子帽就仅仅剩下一个小小的片段了。科学家们现在认为，端粒的长度可能是决定机体生物钟运行时间长短的机制。它限制细胞的进一步分化，向细胞发出细胞寿命即将结束的信号。 早在70年代早期，俄罗斯科学家Alexaie Olovnikov和诺贝尔奖获得者James Watson(DNA分子结构的合作发明者)就分别提出，缩短端粒可能会导致细胞衰老。随着细胞的每次分化，端粒就相应地缩短一点，而随着端粒逐渐的变短，就影响和改变了细胞基因密码的表达方式，结果造成细胞的衰老。 研究者们相信，随着端粒的不断变短，就增加了对基因表达的控制，这不仅仅决定了最终细胞的衰老，也导致了发生退化性疾病的危险(最终在机体水准上表达为疾病)。 然而令人兴奋的消息是，科学家们发现癌细胞和再生细胞不受Hayflick理论的限制。这些细胞能够产生一种使端粒延长，并使细胞冲破正常寿命时限继续分化的酶-端粒酶。最近的一项实验发现，暴露于这种酶的体细胞在正常的寿命时限外仍然保持很好的分化能力。 现在，科学家们相信，控制端粒酶生成的基因工程技术将使人类抵抗衰老进程的努力成为可能。这样就能使人类的寿命冲破120岁。 端粒理论虽然解释了人类寿命上限形成的原因，但是，它并没有回答为什麽很少有人能真正地活到这一上限的原因。 要回答这一问题，我们还需要到其他方面去寻找。 为了揭示长寿的秘密，美国哈佛大学医学院遗传学助理教授Thomas Perls博士做了一项涉及面很广的跟踪研究。Perls博士的研究涉及那年龄已经超过100岁的老人们。但他在波士顿老年康复中心工作的时候，他痴迷于观察和研究那高龄老人的健康状况。在那时，同其他的医生一样，他曾经将百岁高龄的病人想像为一定是一个身体极爲虚弱的人。然而，令他惊奇的是，这老人的健康状况比其他的还要好。除了他们生命的最后几年外，他们当中的大多数人的机体都能避免任何危害生命的疾病发生。 通过对1,500多名百岁老人为期9年的进一步观察研究，Perls博士对人类生命的暮年产生这样迷人的见解：人走向暮年的路途并不是一个身体健康走向衰退的过程，而是一个避免疾病发生的征程。人幷非活得越老身体状况就越虚弱。 这项研究揭示，你的年龄越大，说明你机体越健康-年老和疾病并不是不可以分开的。 Perls博士最终得出这样的结论：活到100岁或超过100岁并不意味着身体就一定出现疾病和残疾；能够活到100岁意味着你的健康状态特别的好，只是在你生命的尽头会出现一个短时期的衰退。按照Perls博士的研究结果，我们不可避免地会得出这样的结论：活到高龄是基因和生活方式共同作用的结果。 生活方式的影响 Perls博士所研究的大多数老人都从不吸烟，几乎没有人有过度饮酒史，没有人肥胖或曾经肥胖。特别值得注意的是，所有的人都具有相当出色的对待压力和与他人相处的能力。总体上讲，Perls博士所研究的高龄老人是一群在一生中尽可能地展现幽默的性格、善于社交、乐观的人群。很明显，生活方式的选择和行为因素对人的长寿起着非常重要的作用。长寿也表现出具有明显的性别趋势：在所研究的人群中，长寿女性的数量是男性的5倍。这一现象反映出强大的基因作用。 还没有发现的基因基础 事实上，Perls博士的研究资料表明，基因是决定一个人是否能活到高龄的最重要因素。大约一小撮隻含有510个基因的基因组就能决定人的寿命，并对我们的生活有如此显着的影响，以至于经过多代以后，我们仍然可以通过基因追溯遗传形式。 按照Perls博士的研究结果，控制长寿的基因可能是通过限制体内自由基的活性来发挥其作用的。这就揭示了抗氧化剂在抗衰老过程中的重要作用。抗氧化剂是一种能够通过向自由基提供电子或把自由基转化为无毒的物质(如水)，来阻止自由基形成的化学物质或酶。(后面我们将更多的介绍这些重要的细胞要素) 最新的一项研究发现，百岁老人同比他们年轻2030岁的人相比，血液中含有相当高水准的抗氧化剂和低水准的自由基。这一发现使人们更加坚信抗氧化剂在抗衰老中的作用。实际上，长寿基因就包含在特殊的细胞抗氧化剂或抗氧化剂酶系统的形成和管理体系(例如：过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物岐化酶)中，为机体细胞同自由基的斗争提供内在的支援。 虽然，Perls博士的研究重点集中在对长寿基因的探讨上。但是，他的研究结果也强调了生活方式和行为因素对长寿的重要影响。的确，基因在决定人的长寿方面起着重要的作用，然而，仅仅有好的长寿基因并不能保证你一定能够活到庆祝你的百岁生日这一天。你还要注意其他影响因素。 衰老理论的融合 Perls博士有关机体长寿基因可能起抗氧化剂样作用这一发现，又把我们带回到衰老的结构损伤理论中，特别是Harman博士提出的自由基理论。Harman博士认为，细胞的衰老是由于自由基毒素的增殖导致细胞的生物化学功能出现累积性氧化损伤的结果。Perls博士的研究结果不仅阐述了基因与衰老的关係外，而且揭示了抗氧化剂在抗衰老中的重要作用。这一论述支持Harman博士的自由基理论。 虽然这两个有关机体衰老机制的不同观点(一方面强调的是结构损伤理论，而另一方面则强调基因控制理论)明显地不同，但是它们最终指向同一个导致人衰老的罪魁祸首。的确，自由基诱导的氧化损伤才是引起人类走向衰老的生化启动器。 衰老的过程是从分子水准开始，发展到机体细胞间的相互作用，再像水中的波纹一样逐渐地向外扩展到机体的组织、器官，最终在机体水准上表现出来。氧化损伤和退化性疾病之间的相互作用就是衰老过程的定义。 推论 如果机体内的一些特定基因能通过限制自由基对机体的损伤来控制衰老的话，对于那些没有这些基因优势的人来说，补充含有天然膳食抗氧化剂的补品可以使他们获得长寿的替代手段。 Thomas Perls在一本叫做活到100岁：在任何年龄阶段都能显示出你生命的最大潜能的书中作出以下结论： 由于抗氧化剂具有防御能力，所以在生命的早期我们就应该适量地应用抗氧化剂，这样就使我们的机体尽可能早的避免自由基的损伤。 尽管接受研究的大多数百岁老人并没有服用抗氧化剂的历史，但是，他们体内那些能使他们的机体缓慢衰老的基因却显示出具有强大的抗氧化功能。 对于其他的人来讲，除了採取服用抗氧化剂和选择明智的生活力式来补偿他们体内相对的基因劣势外，别无选择。 实际上，当我们的生命刚刚被孕育的时候，我们机体的基因结构就被确定了。对此我们是无能为力的。这样，只有少数人可以依赖其机体幸运的