細胞衰老機制猜想

鄢穎琛

【摘 要】伴隨著科技的進步，人們越來越相信生命過程中的生老病死等機體變化都是由基因決定的。對于細胞衰老，它是指細胞在生長至成熟期間，隨著時間增加發(fā)生的一系列慢性進行性、退行性的變化。本文將采用通俗的語言介紹細胞衰老的特點及分子生物學機制猜想。

【關鍵詞】細胞衰老；機制研討；抗衰老

細胞衰老不等同于機體衰老，但人體衰老的根本就是細胞衰老。衰老損害人體機能，但它也有其積極意義，更替之后的細胞功能活性更強，保證生命體的正常生長。

一、細胞衰老的人體表現

頭發(fā)脫落變白，視力減弱，記憶力變差，血管變脆，皮膚松弛暗淡，肌肉易疲倦，傷口不易愈合，骨質疏松等

二、從分子水平看衰老過程

①DNA復制與轉錄均受抑制；②mRNA和tRNA含量降低；③蛋白質含成下降；④酶分子活性中心被氧化，金屬離子丟失，酶失活；⑤不飽和脂肪酸被氧化，膜的流動性降低。

三、細胞衰老的理論分析

目前解釋衰老的理論大體上分為兩種，分別是基因編程理論和磨損理論?；蚓幊汤碚撜J為，衰老并不是一個隨機的過程或結果，而是由基因調控的。也就是說，基因決定了我們何時開始老化，老化的速度有多快，老化的終點是什么。第二種磨損理論則認為，隨著年齡增長DNA的損傷會不斷累積，人體修復功能不斷下降，導致人體衰老。就像是一輛汽車，伴隨著磕磕碰碰和內部機器的老化，逐漸失去美好的外觀和良好的性能。那這兩個理論我們更應該相信哪一個呢？

其實這兩種理論是互相包容的。很多關于磨損理論的研究中都體現出了一些遺傳因素。同樣，基因理論的研究者也發(fā)現環(huán)境因素造成細胞損傷確實會導致衰老。它們只是在爭執(zhí)，究竟什么才是衰老的最根本原因？是環(huán)境因素造成的損壞累積導致了基因突變，還是基因編碼決定了機體對外界環(huán)境的反應？這其實就是老套的先有雞還是先有蛋的問題。不過誰在乎是誰先發(fā)生的呢，我們大可不必陷入其中。既然我們已經知道遺傳基因和細胞損傷都會導致衰老，那我們就從這兩個方面尋找延緩衰老的方法。

（一）基因編程的角度

首先，從基因編程的角度說，雖然遺傳基因一開始就在一定程度上決定了我們的衰老情況，但我們依然可以通過改變基因的表達來延緩衰老。1993年，美國加州大學的Kenyon教授針對蠕蟲進行了一系列的研究，發(fā)現當蠕蟲的daf-2基因被抑制時，蠕蟲的壽命從14天增加到了28天。整整兩倍！這對人類而言，相當于活到160歲。隨后的一系列研究，Kenyon又發(fā)現daf-2會抑制另一個基因daf-16的表達，daf-16才是真正讓實驗對象變得年輕活潑的基因。而daf-16的活性會因過多的糖分攝入受到抑制，相應蛋白的基因表達也會受到影響，從而縮短壽命。所以說，減少糖分的攝入對于延緩衰老是很重要的。

（二）細胞磨損的角度

所謂的磨損理論主要指的就是在這個過程中DNA的損傷。這些損傷是什么呢，我們該如何應對？

1.第一種常見的損傷就是線粒體DNA的損壞。線粒體是細胞中的一個小的細胞器，它有自己的DNA，這些DNA的突變要比細胞核的DNA快很多。在DNA復制的過程中會產生自由基（ROS），這些自由基則會造成線粒體DNA的損傷。由于線粒體為一系列細胞過程提供能量（ATP），線粒體出現了問題，細胞也會開始惡化并衰老。所以說，想要延緩衰老，需要減少自由基的產生。我們應該合理的控制飲食，減少食物消化過程中產生的自由基；同時，我們也要避免長時間的日曬，空氣污染和吸煙，它們都會增加體內的自由基，加速衰老。

2.紫外線的輻射等誘因也會導致DNA序列的異常變化。通常情況下，DNA的突變會被進行修復，但是在紫外線的影響下，修復機制不能正常運作。這些被遺留下來的突變會累積起來，一旦損壞的過于嚴重，細胞會無法復制或自我毀滅，造成細胞缺失。細胞減少了，組織就開始萎縮，功能也發(fā)生障礙（這就是為什么會皮膚老化、胸部塌陷，器官衰竭）。不僅如此，老去的細胞還可能會釋放炎性因子，引起老齡化疾病。同時，起穩(wěn)定作用的DNA支架蛋白也會發(fā)生改變，促使受損的細胞分裂，加速衰老過程。這就叫墻倒眾人推，一旦發(fā)生衰老，我們就會更快速地衰老。

3.久坐不動也容易讓染色體端粒變短。染色體末端有一段無意義的假DNA鏈，叫做染色體端粒，它的意義在于穩(wěn)定DNA，讓它在復制過程中不出錯。就像鞋帶兩端的塑料，一旦去掉了，繩子就容易散開。但是，細胞每分裂一次，端粒就會變短一些，染色會逐漸失去穩(wěn)定性，從而出現異常，這也是導致衰老的一個重要因素。我們可以通過規(guī)范生活方式來影響端粒的長度。瑞典的烏普薩拉大學的研究發(fā)現，相比于堅持鍛煉的人，久坐不動的人端粒要短一些。

四、細胞衰老機制舉例

1.程序性細胞死亡理論。細胞像編好了程序一樣，到了特定的時間就死亡。

2.端粒學說。染色體末端的端粒在細胞每次分裂之后都會縮短，造成細胞衰老。應注意的是，第一，端粒的長短并非決定細胞分裂的唯一因素。第二，端?？s短并不意味著分裂減少。第三，部分細胞，端粒不發(fā)生變化，但也會衰老，典型的就是干細胞。第四，端粒無節(jié)操修復會導致癌癥。

3.廢物累積學說。細胞衰老之后，機能會有所下降。細胞在生命活動中產生的廢物不能及時運送出細胞內，導致在細胞內累積。沉積物太多會對細胞信息的傳遞、物質的交流產生阻礙作用，危害細胞，導致細胞衰老。

4.自由基學說。各種內外因素導致細胞內不斷產生自由基，自由基能攻擊細胞內各種執(zhí)行正常功能的分子，導致細胞功能下降。

五、細胞核還是細胞質？

上述幾種主流學說（除自由基學說外）都認為細胞衰老是由于基因或DNA，也就是細胞核水平的因素造成的。我們可以這么認為，造成細胞衰老的因素先在細胞核上表現，再由細胞核調控引起細胞質的衰老。從時間上看細胞核衰老早于細胞質的衰老，事實上細胞核的衰老早在細胞出生時就已經由遺傳信息決定了。比如說紅細胞的壽命只有短短幾天而心肌細胞的壽命則要長的多。因此，有理由認為細胞核衰老才是造成細胞衰老的直接原因，根本原因還是體現在遺傳物質和遺傳信息上。

但我們并不能說細胞質不重要，細胞整體的衰老需要細胞質衰老來體現。比如老年皮膚色素斑增多是由于脂褐質的逐漸增多，而脂褐質逐漸增多是由于細胞質的衰老導致溶酶體的消化功能減退不能溶解脂褐質造成的，單單是細胞核的衰老并不能體現出細胞衰老的狀態(tài)。當細胞質內的細胞器衰老到不能完成各項生命活動與代謝時，細胞就會凋亡。

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