醫(yī)學(xué)抗衰老分子靶向治療進(jìn)展

聞莉　潘潔　包祺　王歡歡　胡學(xué)慶　馬奇　趙啟明

[摘要]衰老不僅是人類個體健康面臨的重要問題，同時也牽動著整個社會的關(guān)注。當(dāng)前，衰老造成的社會經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)急劇增長，因此衰老及衰老相關(guān)疾病的研究也正成為一個新興的熱點(diǎn)領(lǐng)域。近年來，醫(yī)學(xué)抗衰老的內(nèi)分泌治療由于其可能增加患腫瘤風(fēng)險等潛在的多種副作用而受到一定限制，醫(yī)學(xué)抗衰老的研究也已從內(nèi)分泌信號通路擴(kuò)展至對衰老相關(guān)基因網(wǎng)絡(luò)及分子靶點(diǎn)的調(diào)控。既往的研究證實，GHRH-GH-IGF-1/insulin，TOR-S6K1，NAD+-Sirtuin，P53，Klotho和APOE等基因靶點(diǎn)和信號通路與腫瘤、心血管疾病、糖尿病、骨質(zhì)疏松、神經(jīng)退行性變等衰老相關(guān)疾病之間存在緊密聯(lián)系，是目前抗衰老的關(guān)鍵靶點(diǎn)。深入研究醫(yī)學(xué)抗衰老相關(guān)的信號通路及分子靶點(diǎn)，有助于我們更好地了解衰老發(fā)生及調(diào)控的機(jī)制，研發(fā)安全有效的抗衰老藥物。

[關(guān)鍵詞]衰老；衰老相關(guān)疾??；內(nèi)分泌；基因

[中圖分類號]R339.3+8

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號]1008-6455（2017）01-0044-04

衰老是一種多因素參與的過程，其特征是器官漸進(jìn)性地失去生理完整性的過錯，導(dǎo)致器官易損性嚴(yán)重，機(jī)體功能受損直至死亡。衰老相關(guān)疾病包括腫瘤、心血管疾病、糖尿病、骨質(zhì)疏松和各種神經(jīng)退行性疾病例如老年癡呆癥和阿爾茲海默病等。減少衰老相關(guān)疾病不但能提高生活質(zhì)量，還可減少家庭和社會的負(fù)擔(dān)。本綜述系統(tǒng)回顧了目前醫(yī)學(xué)抗衰老應(yīng)用及研究的現(xiàn)狀，對衰老相關(guān)的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及可能的治療靶點(diǎn)進(jìn)行了一些探討。

1.激素替代治療及其局限性

激素替代治療（hormone replacement therapy，HRT）是目前使用最廣泛的內(nèi)分泌抗衰老治療手段。使用最多的激素有生長激素（Growth hormone，GH）、雄激素、雌激素和孕激素。Liu，總結(jié)了18例關(guān)于應(yīng)用GH抗衰老治療的臨床研究結(jié)果，表明GH可減少脂肪體積（fatmass）和膽固醇水平，同時全面增加瘦肉體積（lean bodymass）。然而根據(jù)身體組分標(biāo)準(zhǔn)化后，GH治療組和對照組的體重、骨密度、血脂及總膽固醇水平均無顯著性差異。此外，GH治療存在一定的副作用，例如軟組織水腫、關(guān)節(jié)疼痛、腕管綜合征、男性乳房發(fā)育癥等。這些患者發(fā)生糖尿病和空腹血糖受損的可能性也大幅度上升。美國食品藥品管理局目前尚未批準(zhǔn)GH用于抗衰老治療，在美國使用GH抗衰老治療仍是一種非法的行為。Nair曾在87名男性和57名女性中采用隨機(jī)對照雙盲的研究方法比較了脫氫表雄酮（Dehydroepiandrosterone，DHEA）和睪酮作為HRT藥物的療效。兩年隨訪結(jié)果表明兩種治療都可提高男性股骨頸處的骨密度，使用睪酮組的男性患者去脂體積（fat freemass）輕度增加，使用脫氫表雄酮治療的女性橈骨遠(yuǎn)端骨密度顯著上升。而兩種激素治療在男性組和女性組中均沒有改變每分鐘最大耗氧量、肌肉強(qiáng)度以及胰島素敏感性?；谏鲜鲅芯拷Y(jié)果，作者認(rèn)為脫氫表雄酮和睪酮并沒有顯著提高生活質(zhì)量，也不導(dǎo)致嚴(yán)重的并發(fā)癥。

HRT中使用雄激素和孕激素是目前流行的抗衰老治療方案。WHI（Womens Health Initiative）開展了一項隨機(jī)對照的初級預(yù)防試驗，納入了16608例年齡在50～79歲的絕經(jīng)后婦女，進(jìn)行了平均5.2年的隨訪，結(jié)果表明雌激素聯(lián)合使用孕酮可增加冠狀動脈疾?。–HD）、乳腺癌、中風(fēng)和肺靜脈栓塞的風(fēng)險，但是對骨折和直腸癌的預(yù)防有顯著效果。五年后WHI發(fā)表了隨訪結(jié)果，表明女性在更年期后10年以內(nèi)使用雌/孕激素治療，與在以后使用激素治療相比，CHD的發(fā)生風(fēng)險降低，但是兩者發(fā)生中風(fēng)的風(fēng)險都明顯上升。Denmark在1006名45～58歲的健康婦女中開展了隨機(jī)對照研究，確認(rèn)了雌激素和孕激素在CHD中的保護(hù)作用。這一結(jié)果與WHI在相同年齡范圍中的結(jié)果相一致。這表明女性在絕經(jīng)早期接受激素替代治療可顯著減少死亡率、心衰或者心肌壞死的發(fā)生。然而，Million婦女研究、聯(lián)合乳腺癌的激素影響研究及芬蘭的病例對照研究都表明女性使用HRT可增加乳腺癌和內(nèi)分泌腫瘤的風(fēng)險，且這一風(fēng)險發(fā)生率的增加與雌激素和孕激素使用的起始時間、持續(xù)時間和是否聯(lián)合應(yīng)用呈正相關(guān)。最后，ESTHER和Canonico研究團(tuán)隊證明了與透皮激素替代治療相比，絕經(jīng)后女性口服雌激素與靜脈血栓的發(fā)生更密切相關(guān)。這一發(fā)現(xiàn)很好地揭示了雌激素聯(lián)合孕激素可減少絕經(jīng)后婦女血管舒縮不穩(wěn)定的癥狀，如一過性潮熱，夜間汗出，精神相關(guān)癥狀和尿道萎縮等。這一治療方式可緩解衰老相關(guān)疾病例如骨質(zhì)疏松、骨折和直腸癌的發(fā)生，然而乳腺癌、內(nèi)分泌腫瘤、中風(fēng)和靜脈栓塞的風(fēng)險也相應(yīng)增加，冠狀動脈疾病發(fā)生的風(fēng)險也隨著治療時間的延長而增加。上述結(jié)果表明在HRT中應(yīng)用雌激素和孕激素方案時應(yīng)盡量以最小劑量緩解癥狀，短期維持，并由專業(yè)醫(yī)生開具處方。

盡管在HRT后患者自述感覺良好，但是大多數(shù)的長期隨機(jī)對照研究和病例研究的客觀數(shù)據(jù)表明了，HRT的治療作用在與風(fēng)險因素衡量后，HRT優(yōu)勢有限。這一策略在抗衰老治療中并不十分提倡。所幸的是，最近的研究提示一些基因靶點(diǎn)和信號調(diào)控通路與衰老及衰老相關(guān)疾病緊密相關(guān)，可能為實現(xiàn)更為安全有效的抗衰老治療帶來新的曙光。

2.醫(yī)學(xué)抗衰老研究——從內(nèi)分泌通路到基因調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)

眾所周知，生長激素與GHRH-GH-IGF-1/insulin信號通路密切相關(guān)，其表達(dá)受下丘腦垂體肝臟/胰腺內(nèi)分泌系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，而這一調(diào)節(jié)軸與衰老過程密切相關(guān)。Flurkey的研究表明Ghrhr^lit/lit小鼠可通過下丘腦垂體肝臟/胰腺內(nèi)分泌軸，抑制GHKH信號的同時，導(dǎo)致GH和IGF-1的表達(dá)下調(diào)，減低循環(huán)中的血糖和胰島素的濃度。更重要的是，這一類小鼠的壽命顯著延長。在脂肪組織特異性胰島素受體敲除的小鼠中，脂肪組織減少，小鼠表現(xiàn)出與年齡相關(guān)的肥胖，與野生型相比壽命顯著延長。此外，Igflr^+/-小鼠表現(xiàn)出部分IGF-1抵抗，且中位生存期延長26%（P<0.02）。這一結(jié)果證明了GHRH受體，IGF-1和胰島素軸受抑制可延長壽命，同時減少衰老相關(guān)疾病的發(fā)生。

阻斷GHRH-GH-IGF-l/insulin軸最為有效的方式是熱量限制（Caloric Restriction，CR）。熱量限制是指與普通攝食相比熱量相對減少30%～50%，同時保證營養(yǎng)元素的完整性。當(dāng)攝入熱量減少時，需要消化的碳水化合物也減少，這可進(jìn)一步減少胰島素分泌，同時阻斷GHRH-GHIGF-1/insulin通路。

CR對動物生命周期影響的研究首先在2009年由Wisconsin國家研究中心報道。在對恒河猴進(jìn)行了長達(dá)20余年的研究以后，該中心發(fā)現(xiàn)，cR可減少衰老相關(guān)死亡率的發(fā)生。特別值得指出的是，研究結(jié)果顯示cR減少了糖尿病、腫瘤、心血管疾病和大腦萎縮的發(fā)生。另一項由美國國立衰老研究院（National Institute on Ageing，NIA）組織的針對恒河猴的cR研究報告顯示，cR方案應(yīng)用于年老群體并不改善生存結(jié)果，但是年老群體在代謝健康方面顯著受益于cR，如低甘油三酯、低膽固醇和低空腹血糖，治療組中衰老相關(guān)疾病的發(fā)生要明顯晚于對照組。因此，GHRtt-GH-IGF-1/胰島素信號通路被認(rèn)為是cR下游通路中影響壽命最重要的通路。

與cR相關(guān)的另一個通路與線粒體生物學(xué)密切相關(guān)。線粒體相關(guān)的抗衰老通路被認(rèn)為與活性氧反應(yīng)（ROS）密切相關(guān)。線粒體是ROS的主要來源。阻斷ROS的產(chǎn)生可保護(hù)細(xì)胞不受ROS相關(guān)的損傷，這是cR產(chǎn)生的重要結(jié)果，可直接減少衰老相關(guān)疾病的發(fā)生，延長壽命。Schriner的研究成果表明過表達(dá)過氧化氫酶的小鼠與野生型小鼠相比壽命顯著延長。另一個線粒體相關(guān)的抗衰老通路是Sirtuin通路。sirtuin與煙酰胺腺嘌呤二核苷酸依賴的蛋白去乙?；赶嚓P(guān)，包含了7個家族成員（sirtuin1-7）。目前研究最為透徹的是sirtl，亦由cR所介導(dǎo)。sirtl過表達(dá)的小鼠血糖水平較低，胰島素耐受少，骨質(zhì)疏松發(fā)生率較對照小鼠低，創(chuàng)傷愈合的能力較對照小鼠強(qiáng)，也很少發(fā)生腫瘤。

另一個最新報道的cR下游通路中和壽命相關(guān)的重要通路是mTOR S6K軸。selman表明敲除作為營養(yǎng)反應(yīng)元件的mTOR信號通路下游因子線粒體s6蛋白的蛋白激酶1（S6K1），能夠增加壽命并抑制衰老相關(guān)疾病的發(fā)生，如骨質(zhì)疏松、免疫系統(tǒng)及運(yùn)動功能紊亂、胰島素敏感降低等。

我們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)的cR下游通路影響動物衰老，通過調(diào)節(jié)內(nèi)分泌激素的反饋網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、改變轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的信號或特定基因的表達(dá)，能夠達(dá)到抑制衰老相關(guān)疾病發(fā)生并延長壽命的效果。這些過程緊密相連，在衰老的過程中形成互相作用的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控衰老（圖1）。

圖1GHRH/GHRHr-GH-IGF-1/1GF-1r和mTOR-S6K1通路，被CR阻斷后可減少實驗動物壽命（CataIase-NAD+Sirtuin通路在cR后激活，通過線粒體調(diào)整壽命。p53變異和Klotho基因與衰老相關(guān)。APOE的一個等位基因e2與人類壽命呈正相關(guān)，e4與壽命呈負(fù)相關(guān)）

3.衰老相關(guān)基因

目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些與衰老表型密切相關(guān)的基因，在此概述如下。

P53基因是一個經(jīng)典的抑癌基因，在衰老領(lǐng)域也被廣泛研究。Donehower構(gòu)建了一種P53變異的雜合子基因大鼠模型（p53^+/-）。Tyner證明了該模型與野生型相比，具有骨質(zhì)疏松、器官萎縮、應(yīng)激耐受性差、壽命短的特點(diǎn)。同時p53^+/-小鼠與野生型相比在對自發(fā)性腫瘤的耐受性上有顯著優(yōu)勢，表明抗腫瘤與抗衰老之間存在密切的關(guān)系。

Klotho基因的命名來自希臘神話中的生命之神，該基因被認(rèn)為與壽命密切相關(guān)。攜帶Klotho變異基因小鼠的壽命顯著縮短，活動力、生育能力顯著下降，骨質(zhì)疏松、動脈硬化的發(fā)生率顯著增加。相比之下，過表達(dá)Klotho基因的小鼠壽命顯著延長。

載脂蛋白E（APOE）基因與脂代謝密切相關(guān)，是唯一在人類中得到確認(rèn)的與衰老相關(guān)基因。該基因有三個等位基因，分別是e2，e3，e4，在世界人口范圍內(nèi)有不同程度的等位頻率。Gerdes綜合性分析表明e4攜帶者數(shù)量較低，e2攜帶者的頻率在高齡老人和百歲老人出現(xiàn)較高。

衰老相關(guān)基因的研究領(lǐng)域非常廣闊，人類衰老基因資源庫（http：//genomics，senescence，info）作為一個新的在線工具，可為研究者提供關(guān)于人類衰老基因的研究、衰老動物模型構(gòu)建等最新信息。其中一個數(shù)據(jù)庫叫做GenDR（http：//genomics，senescence，info/dlet/），記錄了與飲食限制相關(guān)的基因、基因工程實驗和基因表達(dá)文檔。目前大多數(shù)被認(rèn)定與衰老相關(guān)的基因直接與GHRHGH IGF 1/胰島素，mTOR-S6K1 NAD^+/-Sirtuin相關(guān)。

4.衰老的靶向治療

目前對衰老相關(guān)基因及信號通路功能的研究為抗衰老的靶向治療策略奠定了基礎(chǔ)。目前討論較多的是通過調(diào)控GHRHGH-IGF-1/insulin通路的活性來實現(xiàn)抗衰老。二甲雙胍作為一線降糖藥物己被廣泛應(yīng)用于臨床糖尿病的治療，而最新的研究發(fā)現(xiàn)，該藥物可能成為一種新興的抗衰老藥物。Martin-Montalvo的研究發(fā)現(xiàn)長期使用二甲雙胍治療可延長小鼠的健康壽命，顯著提高其活動能力，增加胰島素敏感性，在未減少熱量攝入的情況下減少低密度脂蛋白和膽固醇水平。第二個潛在的治療靶點(diǎn)是抑制mTOR-S6K通絡(luò)的活性。mTOR是雷帕霉素靶蛋白。Harrison研究表明，從出生后270d或者600d開始應(yīng)用雷帕霉素可以延長雄性和雌性小鼠壽命。此外，NAD⁺Sirtuin通路的調(diào)控在抗衰老治療領(lǐng)域的應(yīng)用也日益受到關(guān)注。白藜蘆醇是一類天然酚類藥物，可激活Sirtuin。白藜蘆醇治療可延長高脂模型小鼠的壽命，而這一效應(yīng)可能與其增加胰島素敏感性、降低IGF-I水平、提高AMPK和PGC-la活性、增加線粒體數(shù)量等作用相關(guān)。白藜蘆醇也是紅酒的天然成分，被認(rèn)為是營養(yǎng)學(xué)中“法國人悖論”的潛在關(guān)鍵因素。Renaud在1992年發(fā)現(xiàn)法國人在缺血性心臟病中有較低的死亡率，盡管他們攝入了大量的飽和脂肪并伴有吸煙，但因為相對較多地攝入含有白藜蘆醇的紅酒而能夠逆轉(zhuǎn)高脂飲食所帶來的壽命縮短。此外SRTl720是一種生物合成的Sirtuin激活劑，可在體外激活Sirtl。SRTl720治療被認(rèn)為可延長成年高脂飲食小鼠的中位和最大壽命。這種化合物可使小鼠健康獲益，如減少肝臟脂肪沉積、增加胰島素敏感性、增加活動度等，而未見顯著的毒性反應(yīng)。

5.結(jié)論

人類的衰老是一個多基因參與的，由生活方式、飲食、環(huán)境等多因素共同作用的結(jié)果。有效的抗衰老策略需綜合基于個人、社會及環(huán)境的多方面考慮。內(nèi)分泌治療，尤其是激素替代治療雖可緩和衰老相關(guān)的生理癥狀，但是出于對其副作用和相關(guān)腫瘤風(fēng)險的考慮，其推廣受到限制。然而無可辯駁的是，內(nèi)分泌通路仍是衰老過程和衰老相關(guān)疾病的重要調(diào)控者。在紛繁復(fù)雜的內(nèi)分泌信號通路調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中，存在大量的通路間對話。而其中關(guān)鍵的衰老基因?qū)顾ダ系陌邢蛑委熎鸬街陵P(guān)重要的作用，為新時代的抗衰老醫(yī)學(xué)帶來曙光。