长生不老药现在有 如何实现长生不老?
【导读】自古以来,人类就追求青春常在,生命不老。在蒙昧的远古时代,人们企图借助神灵或一种隐形的力量来炼制“仙丹灵药”,达到“长生不老”。近代,科学家则运用日渐先进的研究手段,从群体、细胞、分子、基因水平上,逐层深入,研究衰老的秘密。自19世纪以来,科学家先后提出的学说不下20余种,但是很多学说并没有得到实验研究的支持。以下选取其中具有代表性的来跟大家分享一下。
端粒长度决定生物寿命
2009年,诺贝尔生理学或医学奖授予了发现端粒的三位科学家。他们发现,人和一些动物的细胞核两端有一个帽子状的东西,称为端粒。端粒实际上就是一种DNA片段,由特殊的碱基序列构成。端粒的作用是保护染色体,由端粒酶来启动、制造和维持其功能。
端粒酶的活性是调控衰老的关键因素。人年轻时,端粒酶的活性较大,容易维持和延长端粒。但在年老时,端粒酶活性低,难以维持端粒的长度,端粒就会缩短,因此衰老会慢慢显露。当端粒长度缩短到一定程度,会使细胞停止分裂,导致衰老与死亡。因此,有科学家认为,端粒长度决定着生物的寿命,端粒越长,寿命也就越长。
美国哈佛大学的肿瘤医生罗纳德·德宾霍根据端粒理论,通过老鼠试验,第一次成功逆转了衰老过程。试验中,德宾霍通过特殊方法使老鼠提前衰老,使这些动物的皮肤、大脑、内脏和其他器官与80岁老人的类似;然后利用药物刺激,成功令端粒酶逆转录酶重新恢复生机。老鼠服用药物2个月后,长出大量新细胞,返老还童,重现活力。更令人吃惊的是,原本年迈的公鼠竟又重新恢复了生育能力,再度繁殖后代。
去年,药物制造商T.A.科学公司也根据此理论制造出了首个以端粒为靶标的片剂。
但是,天下并没有免费的午餐。用这种方法延缓衰老的同时也可能增加罹患癌症的几率。有研究表明,提升小鼠体内端粒酶的活性,会使它们更容易患上皮肤癌和乳腺癌。事实上,德宾霍所研制成功的高水平端粒酶逆转录酶也加速了肿瘤生长。
自由基导致衰老
1956年,Harman率先提出自由基与机体衰老和疾病有关。自由基也称活性氧或游离基,当人体处于下列情况时会出现更多自由基:食用加工食品、吸烟、过度饮酒、精神压力、紫外线照射等。自由基在体内时刻伺机寻找可结合分子并造成损害;或者转化为毒素渗透到细胞内部,甚至到达DNA所在的部位并毁坏。
自由基学说核心内容有三条:(1) 衰老是由自由基对细胞成分的有害进攻造成的;(2)这里所说的自由基,主要就是氧自由基,因此衰老的自由基理论,其实质就是衰老的氧自由基理论;(3)维持体内适当水平的抗氧化剂和自由基清除剂水平可以延长寿命和推迟衰老。
基于这一理论,从事衰老研究40余年的俄罗斯科学家弗拉基米尔·斯库拉乔夫研制出一种可以抗衰老的药物:“斯库拉乔夫离子”。 “斯库拉乔夫离子” 是一种强抗氧化剂,可以阻止氧深入细胞内部,它能在特定微小范围内运动,中和细胞中以危险形式存在的氧,消除氧化对人体的负面影响,从而延长寿命。
斯库拉乔夫曾把这种抗氧化剂注入家鼠体内,结果显示,老鼠的寿命倍增,同时变得更健康。另外,用这种抗氧化剂制作的眼药水令一些因老年病致盲的马、狗和兔子恢复视力。斯库拉乔夫还把自己当作“小白鼠”,治好了一只眼睛的白内障。
这项实验还在进行临床实验,有科学家力挺,也有无数质疑。从理论上来讲,相对于端粒学说,仅凭抗氧化剂就实现长生似乎太简单。人们的质疑主要在三个方面:首先,人体就像一个巨大的“生物化学工厂”,简单一个“抗氧化”不可能解决全部问题。
其次,氧化物自由基可以引发多种疾病,就算抗氧化物在一定程度上可以对抗自由基,但阻止不了在发育过程中人可能出现的感染病菌、基因突变、代谢问题、癌细胞侵袭等。最后,人体一共有10的14次方个细胞,这是个天文数字,这种抗氧化剂怎样才能注入到每个细胞当中呢?是让人吃,还是注射?
线粒体代谢状态影响寿命
一些理论认为,线粒体作为细胞能量的发动机,在人体老化过程中扮演着关键角色。它除了供给人们有用的能量以外,还会产生有害的副产品——活性氧自由基,这些自由基会攻击并损害多种细胞成分。最终导致细胞因无法修复而丧失维持其重要功能的能力,机体开始老化。另一些研究也显示,在真菌、蠕虫和苍蝇中,某些线粒体机能障碍会延缓衰老,但作用机制尚未确定。
哥特堡大学细胞与分子生物学院研究小组发现,有一组名为MTC的线粒体蛋白与这种老化过程调控有关。MTC蛋白是合成线粒体所需要的正常蛋白质,但它还能影响基因组的稳定性,并影响细胞清除损坏及有害蛋白质的能力。
当细胞缺乏某种MTC蛋白时,其他MTC蛋白就会自行调整,发展出一项新功能:它们会得到更多的加固基因组的信号,以此与蛋白质损伤抗衡,从而延长寿命。这种“MTC依赖型老化程度控制”所使用的信号路径,与“卡路里限制”策略所激活的路径相同。
另有研究证明,线粒体DNA(mtDNA)损坏也会导致衰老。
生长激素和胰岛素影响衰老
美国研究人员对猴子进行了20年的研究后总结,在饮食中减少摄取卡路里,可延长其寿命,它们死于心脏病、癌症和糖尿病的几率也减至三分之一。科研人员过去对酵母菌、蠕虫、蝇类和啮齿类动物的研究也得出类似结果,这些都能够证明控制卡路里的摄入能够延长动物的寿命。这似乎意味着,人类可以通过减少饮食,来延长寿命。
科学家接着对此进行了深入的研究。他们终于找到了控制卡路里摄入延长寿命的生物学基础:生长激素以及胰岛素信号途径在其中起着关键作用。南伊利诺斯州大学的Andrezej Bartke的研究组通过对正常小鼠和不能制造生长激素的突变小鼠进行一系列实验,发现突变小鼠明显地降低了胰岛素水平,并且与正常小鼠相比,其寿命更长并且衰老得更为缓慢。
并且,近年来的研究显示,类似胰岛素的分子可以影响很多生命体的衰老及生命周期。
基因里隐藏着衰老和长寿的秘密
大量研究资料证明物种的平均寿命和最高寿命是相当恒定的,所以,物种的寿命在一定程度上是受遗传基因控制的,所以在动物或人体内,自然会有相关的基因,科学家将其称为“衰老基因”或“长寿基因”。衰老基因和长寿基因并不是单指某个基因而言,是泛指那些具有引起或延缓衰老作用的基因。科学家发现与衰老和长寿相关的基因主要有以下几个:
TERC基因。TERC基因可以操纵生成端粒酶。在英国科学家发表于《遗传学》杂志上的一篇论文中,他们通过研究发现,携带TERC基因的人,端粒更短一些,这种情况与那些没有携带TERC基因、比他们年龄大3至4岁的人相似,换句话说,携带TERC基因的人的衰老速度快3至4年。TERC基因的发现被《时代》评选为2010年十大科学发现。
DAF-16基因。英国伯明翰大学的罗宾?梅尔团队比较了4种关系密切的蠕虫的寿命、抗药性以及免疫力情况,他们发现,DAF-16活性的差异同寿命、抵抗力和免疫力相辅相成:DAF-16的活性越高,蠕虫的寿命越长,抗感染的免疫力越好。
SIRT1基因。波士顿儿童医院Howard Hughes 医学研究所Frederick W. Alt博士和同事共分析了SIRT基因家族的7个成员,并且发现由SIRT基因产生的酶——脱乙酰酶能够活化多种靶标分子。实验证明,小鼠SIRT1基因能够抑制细胞生存。他们因此推测提高哺乳动物的SIRT1基因可能会促进长寿。
SIR2基因。 哈佛医学院Paul F. Glenn老年病实验室主任分子生物学家David Sinclair博士和同事发现,4种SIR2基因都与寿命的延长相关,并且整个SIR2家族基因都与控制寿命有关。SIR2基因是首先被确认的长寿基因之一。
PHA-4基因。美国加州索尔克研究院生物专家安德鲁·迪林领导的研究组发现,蚯蚓一旦吃了“关掉”PHA-4基因的细菌,即使他们节食,寿命也不比正常的长。而另一个测试发现,如果拥有PHA-4基因,蚯蚓即使维持正常饮食,寿命也会延长20%至30%。更令人惊喜的是,这样的蚯蚓除了比它的同类长寿,也比其他蚯蚓更有活力。
CETP VV突变基因。爱因斯坦医学院衰老研究所的Nir Barzilai博士率领团队研究发现,脑功能良好的老年人中,带有CETP VV突变基因的老年人是没有此基因的老年人的2倍。在活到百岁的老人中,具有CETP VV的人数占75%,而且携带CETP VV的老年人明显具有较大的脂蛋白颗粒。
CETP VV突变可以改变胆固醇酯蛋白。它预示了CETP VV不仅能够延年益寿,还能够保护大脑认知功能的完整性。
FOXO3A基因。德国基尔大学医学院的一项调查表明,人体DNA中存在一种名为“FOXO3A”的基因能够助人长寿,而与年轻人相比,这种基因存在于百岁老人体内的情况更加普遍。此外,这项研究还确定了当FOXO3A基因在DNA上的一个含氮碱基上出现时,人健康地活到90岁的几率就会更高。
反调:长生不老只是遗传缺陷
科学家还在苦苦寻找长寿基因、控制衰老的时候,最新的一项研究却显示,长生不老只是遗传缺陷,是不利于进化的。2011年10月,巴西圣保罗大学的进化生物学家安德烈马丁斯(Andre Martins)发表了这一研究结果。
他通过计算机模拟结果显示,在试验对象中,出现老龄化的群体,往往变得对种群更加地有利。而我们认为可以长生不老,“不朽传说”中的物种,实际情况中却处于劣势地位。因此,生物学家推测一个“长生不老”的种群,可能是一种遗传上的缺陷。
出现老龄化或者说存在死亡更新的种群显得更有竞争力,而进化对一个种群而言,是个非常有利的消息,当存在变异或者某型功能上的变化时,可以使种群中的每一代稍微或者更好地适应新的环境。如果一个种群是“长生不老”的种群,那么该种群的进化就显得“停滞不前”,对环境的适应能力就差。
所以,我们看到的是,一个具有明显衰老和死亡的种群会很快适应环境,因为如果不适应环境,它们就会被灭绝掉。这种适应性在某种程度上弥补了部分死亡对该种群构成的不利影响。虽然,安德烈马丁斯的模型很详细地进行各方面的考虑,但是该模拟并不能与现实世界中的复杂程度进行比拟,而我们现实的世界的特点就是变化快,而且未知的元素很多。
结语
在现阶段,衰老、死亡还是人类不可抗拒的,也许再过几年几十年或者上百年,人类可以真正明确衰老的机制并能够控制衰老的进程。那是一个很美好的梦,在这个梦实现以前,我们只有遵循自然的规律,尽力让自己的每一天每一小时过得有意义,让自己的心灵保持年轻。这个我们还是可以做到的。
