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第11章 现代抗衰老机制与方法(1)

长寿的问题是生命的最根本问题。生命至贵,生命至重,抗衰老就成为了人类永恒的话题。到目前为止人类还没有找到长生不老的药,那么有无延年益寿抗衰老的方法呢?答案是肯定的。随着社会的发展,科学的进步,特别是分子生物学研究的深入,现代抗衰老机制研究已进入细胞基因时代。其抗衰老的方法研究由初级层面到了高级层面。研究发现,当对衰老过程进行有效干预,如清除自由基,提高免疫力,体质养生,限食等,可明显延缓衰老的速度。由此看来,联合国人口司预测:

2025年我国人口平均预期寿命将达到80.2岁;2050年,我国百岁老人将达到47.2万人是完全可以实现的。

第一节现代抗衰老的含义

衰老是人体生理过程的必然趋势,是一个全身性的、内生性的、缓慢性的、渐进性的、积累性的、十分复杂的退化过程。从衰老机制来看,衰老是生命过程中多种多样的外加损伤造成的后果。简而言之,是人体的一个被动的损伤积累过程。损伤的原因可以多样,可以快、可以慢、可以病、可以无病,损伤是衰老的起因,因此,尽管人体生命组织、细胞每天“伤亡惨烈”,但由于自身修复及时,人体并不“危在旦夕”。因而,失修性损伤积累才是问题的实质,才是衰老的根本。“积劳成疾”是病变,“积累成灾”才是衰老。衰老的到来虽然很难逆转,但是可以延缓。古往今来,很多医学家都高度重视抗衰老机制理论的研究。抗衰老机制理论的研究对确立延缓衰老药理方法,指导延缓衰老实践,具有极其重要的意义。

所谓“抗衰老”含义:第一是指延缓生理老化过程,使机体在遗传决定的寿限内,保持较好的智力和体力;第二是纠正病理性紊乱,减少机体损伤积累,调整重要脏器功能失调,重建机体内环境的稳定与平衡。抗衰老可从三个层面理解,最初层面是通过干预衰老进程而降低患病率,从而延长人类平均寿命,而非延长人类最高寿限。中级层面,延缓衰老及其基本进程,增加平均寿命及最高寿命。最高层面,通过成年时逆转衰老过程,持续恢复机体活力及功能,并认为有必要展开抗衰老研究的广泛讨论,遏制衰老,突破人类最高寿限。

衰老确实是一个极其复杂的生物学过程。前面已经提到,人体受到内因和外因环境因素的两方面的影响,使衰老具有明显的进行性、累集性等特征。但是,20世纪90年代以来,一些研究表明,衰老的过程不仅具有进行性特征,而且具有一定的可逆性。美国学者George研究发现,当对衰老过程进行有效干预,除去某些衰老的危险因素后,如采取抗氧化措施,清除体内过剩自由基,提高机体免疫力,补充人体微量元素,合理膳食,科学锻炼,预防肥胖和心脑血管疾病等,可以延缓机体的衰老速度,使某些衰老的征象减轻或消失,甚至能够使衰老的过程有所逆转。

抗衰老(延长寿命)在国外被称为抗衰老医学。用抗衰老,延长寿命,或抗衰老——延长寿命表达同一含意。抗衰老就是采取科学的方法,对衰老过程进行有效干预,清除衰老危险因素,减少机体被动损伤,加强自身修复能力,防止“积劳成疾”,减轻“积累成灾”,延长人类寿命,乃至使衰老进程消失或有所逆转,从而达到人类最高寿限。

第二节对抗自由基抗衰老

自由基致衰老学说可简单地概括为:氧化应激导致衰老。哈曼(Harman)1956年创立自由基学说至今,不断涌现新的科学证据,使自由基学说日臻完善,且能阐明其他学说所不能解释的现象,并能涵盖和引领其他一些学说。自由基氧化应激导致衰老,这一规律已从分子水平直到整体水平;从单细胞生物到人类都得到证实。根据自由基理论,衰老及与之相关的退行性疾病主要是因氧自由基对染色体、线粒体、DNA、细胞膜等生物组织应激氧化,毒害性攻击引起的。如果掌握了对抗自由基的方法,就等于打开了健康长寿(抗衰老)的奥妙之门。

一、自由基概论

1.自由基的定义

在我们这个由原子组成的世界中,有一个特别的法则,这就是只要有两个以上的原子组合在一起,它的外围电子就一定要配对,如果不配对,它们就要去寻找另一个电子,使自己变成稳定的元素。科学家们把这种具有不成对电子的原子、分子、离子或基团叫做自由基。在化学上也称“游离基”。自由基是人体正常代谢、衰老、疾病、死亡的直接参与和制造者。

2.自由基的特性

自由基既易还原,也易氧化,极不稳定,非常活跃,非常不安分。就像人类社会中的不甘寂寞的单身汉一样,如果总也找不到理想的伴侣,可能就会成为社会不安定的因素,东跑西窜。在人体王国里,如果自由基产生过量,自由基就会成为破坏人体器官、组织、细胞、DNA的自由“破坏分子”和自由“恐怖分子”。那它是如何产生的呢?又如何对人的身体产生危害的呢?

当一个稳定的原子的原有结构被外力打破,而导致这个原子缺少了一个电子时,自由基就产生了。于是它就会马上去寻找能与自己结合的另一半。它活泼,很容易与其他物质发生生物化学反应。当它与其他物质结合的过程中得到或失去一个电子时,就会恢复平衡,变成稳定结构。

这种电子得失的活动对人类可能是有益的也可能是有害的。

在正常情况下,生命是离不开自由基活动的。自由基在机体内起信号分子和基因开关作用,调控着细胞分裂、分化、生长、生殖、发育等方面的生理功能。我们的身体每时每刻的生命活动,每一瞬间都在燃烧着能量,而负责传递能量的搬运工就是自由基。当这些帮助能量转换的自由基被封闭在细胞里不乱跑乱窜时,它们对生命是有益的,不可缺少的。

但如果自由基的活动失去控制,超过一定的数量,自由基就到处夺取其他物质的一个电子,使自己形成稳定的物质。在生物化学中,这种现象称为“生物氧化”。在人体王国里的自由基,它们既可以帮助传递维持生命活力的能量,也可以被用来杀灭细菌和寄生虫,还能参与排除毒素。

受控的自由基对人体是有益的。但当人体中的自由基超过一定的量,并失去控制时,这种自由基就会到处乱跑乱窜,给我们的机体和生命带来伤害。

我们人体主要遇到的自由基是氧自由基,如超氧阴离子自由基、羟自由基、脂氧自由基、一氧化氮自由基。加上过氧化氢、单线态氧和臭氧,这些物质活泼性强,统称活性氧(ROS)。体内活性氧自由基具有一定的生理功能,如免疫和信号传导。但过多的活性氧自由基就会有破坏行为,导致人体正常细胞和组织的损坏,损伤DNA,从而引起多种疾病。

如心脏病、高血压、动脉粥样硬化、糖尿病、白内障、老年痴呆症、帕金森病和肿瘤等。

3.自由基生成的因素

生命体内的自由基是与生俱来的,既然生命能历经35亿年沧桑而延续至今,就说明生命本身具有平衡自由基或者说清除多余自由基的能力。然而,随着人类文明的飞速发展,特别是最近100年来,在科学技术给人类创造了巨大生产力的同时也带来了大量的副产品,其中就有与日俱增的自由基。化学制剂的大量使用、汽车尾气和工业生产废气废水的增加、环境污染、还有核爆炸……人类文明活动还在不断破坏着生态环境,制造着更多的自由基。骤然增加的自由基,早已超过了人以及生命所能正常保持平衡的标准,早已让人类应接不暇,人类健康面临着前所未有的严峻挑战。

新近研究发现,生成自由基的因素有三大类:①物理因素,如放射线、紫外线、超声波、电磁波、激光、噪声、极端温度、过度运动等;②化学因素,如药物、毒物、致癌物、高压氧、缺氧、金属离子、光敏物、污染物等;③生物因素,如生命新陈代谢、线粒体生物氧化、酶催化、炎症、细菌、衣原体、病毒感染等。研究表明,机体在正常代谢时只有少量的活性氧产生;当在上述三大类因素刺激下,一般的细胞产生过量的活性氧,嗜中性粒细胞则会迅速产生大量的活性氧。就像呼吸暴发一样快速生成大量的活性氧(ROS)。

温馨提示:在机体中最重要、最常见、最活泼的自由基就是活性氧(ROS),即氧自由基。

二、活性氧是导致衰老的决定性因素

1.活性氧致衰老机制

随着生命的进程,年龄的增长,人体内抗氧化酶——超氧化物歧化酶(SOD),过氧化氢酶(CAT),谷胱甘肽过氧化物酶(GP),葡萄糖-6-磷酸去氢酶(G-6PDH)等活性下降,导致体内活性氧积累过多。另一方面,人类在大自然生活过程中,会受到物理因素、化学因素、生物因素、环境因素、社会因素等的刺激,产生大量的活性氧(ROS)。过多的活性氧与生物膜中的不饱和脂肪酸形成过氧化脂质(LPO),进而引起细胞膜的损伤,使细胞膜的生理功能遭到损害。活性氧能造成蛋白质的损伤,导致蛋白质分子发生交联、聚和、肽链断裂等多种损伤。活性氧还可以使蛋白质、核酸、脂肪以共价键形成巨大分子,难以酶解。活性氧也可间接通过脂质过氧化作用产生新的羰基,对蛋白质进行修饰,氧化损伤蛋白质。氧化损伤的产物会积累在细胞中,直接影响细胞的正常生理功能,从而导致疾病和衰老。

从以上机制可以看出,活性氧是引起衰老和疾病的“罪魁祸首”。虽然活性氧对机体有许多危害,但机体也有对抗活性氧的多重防御机制,在活性氧生成的源头——线粒体,就有细胞色素氧化酶、ATP合成酶、腺苷酸移位酶等控制活性氧的产生。在细胞和体液中还有抗氧化酶和抗氧化剂等物质在起缓解、清除活性氧的作用。最重要的有:超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GP)等。它们就像国家的“防暴部队”或“反恐怖特种部队”一样,不断地清除、捉拿“恐怖分子”——自由基。

值得指出的是,人体防御自由基机制,随着增龄而降低。天然的SOD——“防暴警察”数量有限,而且它的活性随着年龄增长而逐渐下降。青年人体内SOD活性强,中年后,人体内SOD含量降低,活性也下降,对抗自由基能力减弱,于是自由基的危害与日俱增,因而容易引起衰老和疾病。

温馨提示:活性氧(氧自由基)促衰老这一机制与规律,普遍适用于从单细胞生物、植物、动物、直到人类。

2.活性氧促衰老的研究与探讨

(1)决定寿命的基因都与防御活性氧的能力有关。人类最大寿限是由基因决定的,研究发现,决定人类寿命的基因竟都与活性氧有关。长寿基因对活性氧的防御能力都强;短寿基因对活性氧的防御能力都弱。

(2)把人的成纤维细胞放在不同氧浓度中培养,在很宽的氧浓度范围中(5%~95%),细胞的寿命缩短了。也就是说,活性氧促进衰老。研究显示,活性氧越多,寿命就越短。

(3)DNA氧化损伤越严重,寿命越短;DNA修复能力与寿命呈正相关。活性氧最易损伤线粒体的DNA,从而产生线粒体DNA片段的缺失,影响线粒体的功能,从而导致衰老。

(4)活性氧加速染色体端粒缩短而致衰。

(5)蛋白质、脂类的氧化损伤导致衰老。脂质过氧化与低密度脂蛋白的损害呈正相关。活性氧可使蛋白质变性和发生交联,使其产生难以酶解的聚合物,降低细胞组织功能。

大量资料已经证明,活性氧是人类健康最隐蔽、最具攻击力的敌人。

三、对抗自由基延年益寿的有效措施

自由基是客观存在的,对人类来说,无论是体内的还是体外的,自由基还在不断地,以前所未有的速度制造出来。与自由基有关的疾病发病率也呈加速上升的趋势。既然人类无法逃避自由基的包围和夹击,那么就只有想方设法降低自由基对我们的危害。既然自由基不仅存在于人体内,也来自于人体外,那么,对抗自由基危害的途径也要内外夹击,清除防控并用。首先,利用内源性自由基清除系统清除体内多余自由基;其次,发掘外源性抗氧化剂(自由基清除剂),对抗自由基对人体的损害。

研究表明,自由基从产生到衰亡的过程就是电子转移的过程。在生命体系中,电子的转移是一种最基本的运动,而氧是最容易得到电子转移的元素,因此,生物体内许多化学反应都与氧有关。研究发现,损害人体健康的自由基几乎都与那些活性较强的含氧物质有关,他们把与这些物质相结合的自由基叫做活性氧自由基。活性氧自由基对人体的损害实际上是一种氧化过程。因此,要降低自由基对人体的损害,就要从抗氧化做起。

科学有效对抗自由基实现抗衰老,达到延年益寿的目的必须从两大方面着手:一是要减少体内自由基的产生,减少自由基对机体的氧化损伤。二是要增强机体自身抗自由基防御系统,人为提高机体的抗氧化能力,补充体内抗自由基的物质,包括抗氧化酶如SOD和抗氧化剂如维生素E、维生素C、辅酶Q、褪黑素、雌激素、黄酮类等,两大力量协同作战,共同对抗自由基的危害。

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