细胞衰老机制与抗衰老措施
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摘要:细胞衰老是指细胞表现为有限生长的特性;即细胞脱离细胞周期后,不可逆地丧失增殖能力,进入一种相对稳定的状态;这是生命活动的必然规律。本文旨在综述细胞衰老的机制,并提出抗衰老的措施。
关键词:细胞衰老机制抗衰老措施
延缓衰老是人们千百年来的梦想,而只有了解衰老的原因和机制,才能更有效地延缓衰老。随着现代遗传学、分子生物学、细胞生物学、分子免疫学等学科的飞速发展,人们对衰老机制的研究逐步深入。目前,有关细胞衰老的学说很多,本文仅列举自由基学说、端粒学说、线粒体学说三种。针对细胞衰老的机制,本文从基因分子、中医药和日常生活习惯等三个角度提出延缓衰老的措施。
1.细胞衰老机制
人口老化是本世纪人类面临的一个主要难题,为了有效地延缓衰老,就必须在分子水平了解衰老的机制。
1.1生物衰老的标志性指标
了解细胞衰老的机制,必须先清楚细胞衰老的标志性指标,他们是:成纤维细胞的体外增殖能力、DNA损伤修复能力、线粒体DNA片段缺失、DNA甲基化水平、端粒的长度、衰老相关 β 半乳糖苷酶活性、晚期糖基化终产物水平、基因表达谱。
1.2自由基学说
自由基学说又称氧化损伤学说,是目前公认度最广的一种学说。所谓自由基,又称游离基,是指一类具有未配对电子的化学实体,包括原子和原子团,分子和离子。
自由基很容易和细胞内的生物大分子发生反应,这种反应是掠夺式的,使生物大分子收到损伤。主要反应方式有:①自由基与核酸分子中的碱基发生反加成反应,从而破坏碱基,导致基因突变;②自由基可加成到膜脂及其他不饱和脂肪酸的双链中,引起脂质过氧化,并可产生新的自由基。如脂质过氧化使线粒体损伤,导致能量代谢障碍。③自由基常攻击肽链上的脯氨酸残基,引入羰基而生成α-吡咯烷酮,经水解与其相邻氨基酸断开,造成蛋白质断裂。④自由基的氧化损伤涉及细胞骨架蛋白。
衰老的自由基学说认为,代谢过程中产生的活性氧集团或分子引发的氧化损伤的积累,最终导致衰老。
1.3端粒学说
体外细胞培养及老年供体研究显示:人类Msc的增殖能力与端粒长度之间具有显著相关性关。端粒的长度随细胞的分裂而缩短,其DNA丢失到一定程度,细胞随之衰老和死亡。端粒位于染色体末端,对染色体末端起保护作用,在一定程度上可维持端粒的稳定,从而抑制细胞的复制衰老。
TRF2和端粒内的环套结构均对端粒具有保护作用。Karlseder等报道,在人类早期细胞中过量表达TRF2会增加端粒缩短的速率而不加速衰老,TRF2减少了端粒4-7kb上的衰老调控点。TR砣在端粒显著缩短的情况下可以通过抑制端粒和染色体的融合达到延迟细胞衰老的作用。
1.4线粒体学说
线粒体DNA没有蛋白质包围保护,极易受到内外坏境的损伤,突变率提高,并且没有自我修复能力。当突变型线粒体DNA随着年龄不断积累到50%-80%时,机体明显出现疾病和衰老现象,并随年老而日益增重。随着年龄的增大,受损的线粒体DNA累积,线粒体功能逐渐退化,引起线粒体疾病和线粒体凋亡,导致机体衰老和死亡。2.延缓衰老的措施
衰老是一个内在和外在因素共同影响的过程,抗衰老研究是一个复杂的过程。从中国古代,人们就开始研究延缓衰老的措施,并研究出一套独特的中医体系。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,很多新技术也应用于了抗衰老的研究。
2.1从基因分子角度分析延缓衰老的措施
2.1.1延缓衰老的基因目前已确定的长寿基因有10多种,他们是age一1、chico、rasag一1、lac一1、daf-2、daf-16、daf-23 elk-1 elk-3、spe-26、gro-1等。
另外,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,调节维生索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。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。
此外,研究者还发现,传输胆固醇的蛋白质系统的基因和使血管扩张的酶可以延长寿命。
2.1.2去衰老技术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。去衰老技术即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,设计方案来重建器官,用于更换衰老器官。
2.1.3用基因技术植入抗衰老基因目前已克隆成功很多抗衰老基因,如hTR等已克隆成功并证实了它的抗衰老作用,伴随科学技术的飞速发展不久的将来我们会克隆更多的抗衰老基因来为我们人类服务。
2.2中医对抗衰老的治疗和研究进展
2.2.1中医理论——阴虚与动态衰老假说传统中医多以“脾肾虚衰致衰老”为基本观点,即机体的衰老首先是肾气的虚衰。《素问·生气通天论》中也说:“自古通天者,生之本,本于阴阳,阴平阳秘,精神乃治。”即人的生命活动是以体内阴阳为依据,维持体内外环境协调统一,人体才会健康无病,不易衰老;但随着年龄增长,阴阳逐渐失去平衡,也就逐渐衰老。
2.2.2可以延缓衰老的中药及中药成分①何首乌:何首乌能“黑髭发,悦颜色,延年不老”。其延缓衰老的作用是对机体产生的一系列综合作用,如增强免疫功能、抗氧化作用、延缓大脑衰老、提高DNA修复功能、防止老年人总胆固醇水平升高、改善脂质代谢等。②宁夏枸杞具有滋养肝肾、益精明日、延年益寿作用。老年人服用后.可使低下的cAMP水平升高,cAMP/cGMP比值回升;逐渐提高老年人血浆睾酮水平;增强体力、脑力。枸杞多糖对细胞免疫和体液免疫均有明显增强作用,能增强造血功能及抗肿瘤作用,并能修复辐射所致DNA损伤,发挥延缓细胞衰老作用。[10]③茶油:经研究实验发现,采用TBA法研究了茶油对小鼠肝脏体外过氧化作用的抑制,研究发现:茶油能有效清除激发态自由基,对肝脂质过氧化有明显抑制作用。④硒是GSH-Px的组成部分,体内硒的含量与GSH—Px的活性呈正相关。从自由基学说来讲。硒具有防止自由基连锁反应的作用,因此,硒被认为是很有前途的抗衰老微量元素。[11]此外,参、党参、黄芪、当归、淫羊藿、鹿茸等单味药材,中国古代流传下来的77个抗衰老复方制剂对抗衰老也具有一定的抗衰老能力。[12]
2.3养成良好的生活习惯
2.3.1长期参加健身运动美国著名医生、康乃尔大学物理治疗与康复系教授雷格勒博士指出,只要保持运动,每个人都可以延缓衰老20年。大部分的人到40岁左右就减少了30%-50%的运动量,这往往是人体各部分器官走下坡路的开端,如果每天能固定运动15 min,这样的情形就不会发生。
2.3.2常吃多吃含核酸食物美国科学家佛兰氏博士进行了20多年的研究,得出了“细胞的健康有赖于核酸”的理论。如果核酸充实,就能有效地抵抗衰老,延长人的寿命。佛兰氏经过大量的试验,证明核酸是可以从食物中摄取的,因此,他建议人们多吃含核酸的食物,并称之为“核酸疗法”。
2.3.3常饮茶目前被医学家公认为抗衰老的药物是维生素E,因为它是一种可保护细胞染色体不使其氧化而发生断裂的氧化防止剂。科研人员通过试验发现茶叶中的茶多酚是一种更强有力的抗氧化物质,它具有很强的消除自由基的能力,能阻止自由基对细胞DNA的损伤,对细胞产生突变有较强的抑制作用,并可增强细胞介质的免疫功能。
2.3.4起居有常,劳逸适当起居有常是指平日生活要有规律,按时作息。劳逸适当是指既要积极完成所担负的本职工作,又要适当休息,使身体保持轻松愉快,也包括要进行适度的体育锻炼,还要防止过度的安逸。尤其要防止过度的疲劳,包括体力、脑力劳动的过度及生理活动的过用。过劳则耗气,据有关资料提示,过劳是造成未老先衰的主要因素。
细胞衰老的机理在近几年取得了显著进展。但对于细胞衰老的研究大多还处在假说阶段,并没有太多的实验支持,只能反映细胞衰老过程中的某个环节、某个侧面的机理。只有将引起细胞衰老的各种因素综合起来考虑,找出其主要因素,才能更全面更深刻地揭示细胞衰老的本质。相信随着研究的深入,人类必将逐步揭开衰老之谜,更加有效地指导抗衰老的研究和实践工作,人类延缓衰老、提高寿命将变为现实。
参考文献:[略]

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