毒品濫用及依賴加速機(jī)體衰老機(jī)制的研究進(jìn)展

熊普 張尊月 李麗 馬興亮 王昆華，

(1昆明醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院胃腸與疝外科，云南 昆明 650032；2國家衛(wèi)生健康委毒品依賴和戒治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3云南省女子強(qiáng)制隔離戒毒所；4昆明市強(qiáng)制隔離戒毒所)

毒品濫用及依賴對于國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會進(jìn)步帶來嚴(yán)重危害。吸毒是全球性公害，吸毒問題已成為關(guān)系國家安定、社會發(fā)展和民族昌盛的重大問題。衰老是機(jī)體生命歷程中不可避免的生理現(xiàn)象，也是正常細(xì)胞的必然歸宿。隨著我國正逐步進(jìn)入老齡化社會，與衰老相關(guān)疾病的發(fā)生率也在逐年升高。毒品濫用對機(jī)體的損害是多方面的，毒品依賴一旦形成，可持續(xù)終生。針對毒品濫用及依賴研究，許多結(jié)果表明毒品濫用及依賴可通過破壞自然發(fā)生的多巴胺信號系統(tǒng)〔1,2〕誘導(dǎo)神經(jīng)毒性,導(dǎo)致大腦出現(xiàn)與阿爾茨海默病和帕金森病等退行性神經(jīng)病變類似的病理學(xué)改變，同時也可通過誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)引起細(xì)胞損傷等〔3〕。毒品濫用及依賴會加快衰老進(jìn)程、增加衰老相關(guān)疾病的發(fā)生率、降低機(jī)體壽命等，本文對毒品濫用及依賴加速機(jī)體衰老機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 衰老的定義及生物學(xué)特征

衰老是指在正常狀況下機(jī)體發(fā)育達(dá)到成熟期后，隨著時間的推移及在內(nèi)、外界各種刺激因素的作用下，導(dǎo)致細(xì)胞功能的退化及機(jī)體自身形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能等方面出現(xiàn)的不可逆的退行性改變的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致機(jī)體死亡〔4,5〕。細(xì)胞作為機(jī)體的基本結(jié)構(gòu)和功能單位，其衰老研究是反映整個衰老生物學(xué)研究中的重要組成部分，衰老細(xì)胞自形成開始，就會在機(jī)體內(nèi)持續(xù)存在，并持續(xù)積累從而引發(fā)機(jī)體衰老，最終導(dǎo)致衰老相關(guān)疾病的發(fā)生〔6～8〕。其中反映細(xì)胞衰老最顯著的特征是：細(xì)胞仍具有代謝活性，但其分裂周期阻滯于G0或G1期。與程序性的細(xì)胞凋亡不同，衰老的細(xì)胞是一種不可逆的持續(xù)的增殖抑制的狀態(tài)，而細(xì)胞凋亡則是細(xì)胞的程序性死亡。2013年López-Otín等〔9〕對衰老的生物學(xué)特征重新概述，包括基因組不穩(wěn)定、端粒損耗、表觀遺傳改變、蛋白穩(wěn)態(tài)丟失、營養(yǎng)感受信號紊亂、線粒體功能障礙、細(xì)胞衰老、干細(xì)胞耗竭及細(xì)胞間信號通路的改變等，這些表觀現(xiàn)象引發(fā)細(xì)胞增殖能力降低、端粒長度縮短、衰老相關(guān)的β-半乳糖苷酶活性的表達(dá)增強(qiáng)。同時，研究表明細(xì)胞衰老的周期阻滯狀態(tài)，是機(jī)體針對外源損傷的修復(fù)機(jī)制，若不能及時修復(fù)外源性損傷，則會導(dǎo)致細(xì)胞死亡〔10〕。反映機(jī)體衰老的外在特征有皮膚彈性松弛、毛發(fā)變白脫落、骨質(zhì)改變、性腺和肌肉萎縮、記憶力和思維能力下降、反應(yīng)遲鈍、行動遲緩、衰老相關(guān)疾病的早期發(fā)作等?？傊?機(jī)體器官、組織及細(xì)胞的衰老、凋亡、死亡和衰老相關(guān)疾病的早期發(fā)生等方面均可反映衰老。

2 衰老的研究進(jìn)展

2.1衰老分子標(biāo)志物 目前研究中，參與調(diào)控衰老的信號通路主要有哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號通路、腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)信號通路、核因子(NF)-κB信號通路、Ras-p53通路、p16-Rb通路及p53-p16非依賴性的信號通路〔4〕等，這些通路同時參與細(xì)胞的增殖和凋亡過程。視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白(RB)、P16INK4a、P21CIPI、P53、P38等分子對細(xì)胞周期的阻滯也是衰老細(xì)胞的最顯著特征〔11〕。此外，近年來提出的衰老相關(guān)分泌表型(SASP)認(rèn)為，衰老細(xì)胞非常重要的特征是其分泌活性物質(zhì)，如多種細(xì)胞因子、趨化因子、生長因子、胞外基質(zhì)蛋白酶(β-半乳糖苷酶)、單核細(xì)胞趨化蛋白(MCP)-1等〔12〕的能力增強(qiáng)?；钚晕镔|(zhì)表達(dá)升高破壞了細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定性，這也被認(rèn)為是誘發(fā)衰老相關(guān)疾病的重要原因〔13〕。其中β-半乳糖苷酶的測定是評價(jià)生物學(xué)衰老的重要分子指標(biāo)。體外培養(yǎng)細(xì)胞的胞質(zhì)中還可通過檢測衰老相關(guān)異染色質(zhì)聚集來鑒定衰老細(xì)胞〔14〕。干細(xì)胞是體內(nèi)具有自我復(fù)制能力和再生潛能的多向分化細(xì)胞，隨著年齡的增加，機(jī)體內(nèi)干細(xì)胞的活性下降，導(dǎo)致組織器官衰老，加速機(jī)體衰老〔15〕。DNA甲基化水平的異常與衰老及衰老相關(guān)性疾病的發(fā)生相關(guān)〔16〕。因此DNA甲基化可作為衰老生物標(biāo)志物〔17，18〕，同時有研究者運(yùn)用DNA甲基化年齡指標(biāo)來預(yù)測死亡風(fēng)險(xiǎn)〔19〕。此外還可通過檢測端粒長度和端粒酶活性來評價(jià)生物衰老。

2.2衰老研究的動物模型 衰老動物模型的成功建立對于揭示衰老機(jī)制和延緩衰老至關(guān)重要。目前對衰老動物模型主要有：釀酒酵母衰老模型、秀麗隱桿線蟲衰老模型、黑腹果蠅衰老模型、斑馬魚衰老模型、自然衰老動物模型、快速老化小鼠模型和D-半乳糖衰老模型等〔20〕。其中D-半乳糖小鼠衰老模型應(yīng)用最廣，其在形態(tài)學(xué)、生化指標(biāo)檢測及分子生物學(xué)等各方面都能較好的模擬自然衰老過程。

2.3衰老相關(guān)的常見分子機(jī)制

2.3.1氧化應(yīng)激 氧化應(yīng)激損傷被認(rèn)為是衰老和神經(jīng)變性的重要特征〔21〕?；钚匝?ROS)是一類具有很強(qiáng)生物活性物質(zhì)，主要來源于細(xì)胞呼吸電子傳遞鏈及多種氧化還原酶的代謝〔22〕。正常情況下機(jī)體內(nèi)氧化和抗氧化能力處于動態(tài)平衡狀態(tài)，低水平自由基的產(chǎn)生可避免入侵機(jī)體的病原微生物所造成的損害，對機(jī)體起積極保護(hù)作用。但當(dāng)產(chǎn)生的自由基增多，超出機(jī)體代償能力，自由基的強(qiáng)生物活性將會對生物大分子物質(zhì)，如DNA、蛋白質(zhì)及脂質(zhì)等造成氧化應(yīng)激損傷〔23〕，易導(dǎo)致機(jī)體基因組不穩(wěn)定、蛋白質(zhì)的穩(wěn)態(tài)失衡及脂質(zhì)的過氧化等。

2.3.2端粒學(xué)說 端粒是位于染色體末端的重復(fù)TTACGG序列，是保護(hù)基因組穩(wěn)定性的重要結(jié)構(gòu)。復(fù)制性衰老的觀點(diǎn)認(rèn)為，根據(jù)DNA復(fù)制的聚合酶特性，細(xì)胞每分裂一次，染色體末端的端粒就會縮短，當(dāng)端粒的長度縮短到一定程度后，暴露的DNA末端更容易受到損害。有研究者提出端粒功能障礙可能通過激活P53的活化，導(dǎo)致P53所調(diào)控的細(xì)胞生長停滯、凋亡和衰老等〔24，25〕。

2.3.3線粒體損傷學(xué)說 線粒體是維持細(xì)胞活力的重要細(xì)胞器，也是細(xì)胞內(nèi)三磷酸腺苷(ATP)和ROS產(chǎn)生的主要來源，線粒體DNA所編碼的13種蛋白均參與其氧化呼吸鏈的電子傳遞過程〔26〕。機(jī)體內(nèi)的ROS產(chǎn)生增多，一方面可直接造成線粒體DNA損傷，另一方面容易引發(fā)線粒體DNA發(fā)生突變，進(jìn)而導(dǎo)致呼吸鏈的電子傳遞受損，造成線粒體功能障礙，從而產(chǎn)生更多的ROS，然后進(jìn)入到惡性循環(huán)當(dāng)中。另外，線粒體損傷及功能障礙也可引起機(jī)體能量供應(yīng)不足，導(dǎo)致ROS產(chǎn)生增加等。

2.3.4免疫功能-炎性衰老 Xia等〔27〕首次提出炎性衰老的概念，指機(jī)體在衰老過程中出現(xiàn)低程度的促炎性反應(yīng)狀態(tài)，并隨著衰老的加劇而進(jìn)行性增高。研究表明，炎癥因子可通過使細(xì)胞產(chǎn)生ROS并激活A(yù)TM/P53/P21(WAF1/Cip1)通路誘導(dǎo)上皮細(xì)胞衰老〔28〕。

2.3.5表觀遺傳學(xué) 表觀遺傳學(xué)指在DNA序列不變的情況下，DNA和組蛋白修飾導(dǎo)致的基因表達(dá)失衡，主要有DNA甲基化、組蛋白的乙?；图谆取Ｑ芯勘砻?，表觀遺傳機(jī)制在人類衰老進(jìn)程中發(fā)揮著重要作用，H3組蛋白相關(guān)的甲基化轉(zhuǎn)移酶可抑制促增殖細(xì)胞周期基因和DNA損傷反應(yīng)基因的表達(dá)，間接降低SASP的分泌〔29〕。許多哺乳動物細(xì)胞中與衰老相關(guān)的異染色質(zhì)聚集區(qū)呈現(xiàn)高度凝聚染色質(zhì)和異色的組蛋白修飾相關(guān)〔30〕。

3 毒品濫用及依賴加速機(jī)體衰老

毒品濫用及依賴是高度復(fù)雜的行為障礙，也是一種嚴(yán)重的精神疾病〔31〕。其加速衰老則是來自基因、環(huán)境、行為因素及疾病發(fā)生發(fā)展的相互作用結(jié)果。毒品濫用及依賴一方面會引起機(jī)體自身的功能損害，另一方面也會引發(fā)與年齡相關(guān)的疾病的早期發(fā)作〔32〕。目前針對毒品濫用的研究主要集中在神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等方面。

3.1毒品類型 毒品指鴉片、海洛因(白粉)、甲基苯丙胺(冰毒)、大麻、可卡因等目前未被認(rèn)可臨床使用的列為管制的精神活性物質(zhì)，和未按照醫(yī)療規(guī)范使用或由國家認(rèn)可的、企業(yè)生產(chǎn)的或未在國家有關(guān)規(guī)定范圍內(nèi)流通的精神活性藥物。毒品的種類繁多，其主要分類有：麻醉藥品，如阿片類(鴉片、海洛因、嗎啡、哌替啶等)、可卡因類(巴蘇克、克賴克、古柯茶等)、大麻類(大麻酚等)和精神藥品，如中樞興奮劑(苯丙胺、甲基苯丙胺、咖啡因等)、中樞神經(jīng)抑制劑、致幻劑等。目前毒品濫用及依賴常見種類包括海洛因、甲基苯丙胺、大麻、可卡因。

3.2毒品加速衰老相關(guān)機(jī)制猜想

3.2.1氧化應(yīng)激損傷 研究表明，毒品依賴機(jī)制大多與中樞神經(jīng)系統(tǒng)突觸遞質(zhì)異常釋放的獎賞效應(yīng)相關(guān)。此外，毒品濫用已被證實(shí)可導(dǎo)致神經(jīng)毒性。甲基苯丙胺進(jìn)入機(jī)體可通過破壞囊泡單胺轉(zhuǎn)運(yùn)體(DAT)的功能，刺激神經(jīng)接頭處兒茶酚胺的釋放增加及部分阻斷其再攝取〔33，34〕，可卡因在體內(nèi)中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的作用主要是通過阻斷突觸間隙中多巴胺的再攝取來調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放〔35〕，導(dǎo)致神經(jīng)末梢多巴胺(DA)耗竭，最終導(dǎo)致多巴胺和去甲腎上腺素等神經(jīng)遞質(zhì)釋放到突觸間隙的量增多，大量釋放的DA可被自氧化及單胺氧化酶(MAO)促氧化產(chǎn)生大量ROS〔36，37〕。同樣，海洛因已被證實(shí)可提高突觸間隙多巴胺的水平，使活性氧自由基生成增加。另外，海洛因?yàn)E用可導(dǎo)致小鼠體內(nèi)的抗氧化酶活性下降,使得氧化和抗氧化水平失衡加重氧化應(yīng)激損傷〔38〕。活性氧因具有高度活性的性質(zhì)，故容易造成DNA、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等生物大分子損傷。研究表明甲基苯丙胺濫用可對人體細(xì)胞引發(fā)DNA損傷和染色體的畸變，這可能與DNA的氧化損傷有關(guān)〔39〕。另外相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，海洛因或者甲基苯丙胺的毒品濫用人群中外血端粒長度的縮短與正常對照人群相比具有顯著性差異〔40，41〕。

3.2.2線粒體損傷 甲基苯丙胺具有親脂性，能以擴(kuò)散的方式通過線粒體膜，代謝可產(chǎn)生活性氧并改變T淋巴細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平導(dǎo)致線粒體損傷〔42，43〕。研究表明安非他命類(甲基苯丙胺等)毒品的濫用會增加肺動脈高壓患者線粒體功能紊亂及線粒體DNA損傷〔44〕。物質(zhì)代謝的主要場所是肝臟，有研究者通過對甲基苯丙胺成癮大鼠模型的肝細(xì)胞作為研究對象，發(fā)現(xiàn)甲基苯丙胺的使用可降低肝細(xì)胞的線粒體膜電位水平，提示線粒體膜的損傷是ROS產(chǎn)生的結(jié)果〔45〕。此外，甲基苯丙胺的暴露可導(dǎo)致促凋亡蛋白表達(dá)的增加和抗凋亡蛋白表達(dá)的減少，最終細(xì)胞凋亡增加〔46〕?？煽ㄒ虻谋┞犊墒剐∧z質(zhì)細(xì)胞的線粒體膜電位水平下降，導(dǎo)致線粒體耗氧量下降及線粒體的功能受損〔47〕等。線粒體損傷會導(dǎo)致細(xì)胞代謝功能紊亂，增加ROS產(chǎn)生，導(dǎo)致正常的氧化呼吸鏈電子傳遞受到影響，進(jìn)而產(chǎn)生更多的ROS。另外在甲基苯丙胺介導(dǎo)的大鼠海馬鼻咽癌細(xì)胞的凋亡過程中，凋亡細(xì)胞線粒體功能降低〔48〕。另外有研究表明增加線粒體DNA的突變會導(dǎo)致小鼠可出現(xiàn)過早衰老的表現(xiàn)〔49〕。

3.2.3免疫功能-炎性衰老 毒品濫用對機(jī)體免疫功能有著多重影響，且普遍具有抑制作用〔50〕。成癮性藥物進(jìn)入機(jī)體后，其成癮機(jī)制與中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷相關(guān)，致癮性物質(zhì)可促進(jìn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的免疫細(xì)胞激活并促進(jìn)炎癥細(xì)胞因子表達(dá)增加〔51〕，改變機(jī)體細(xì)胞生存的內(nèi)環(huán)境平衡穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而造成神經(jīng)毒性作用。研究表明，長期酒精、甲基苯丙胺及可卡因的濫用可通過激活NF-κB信號通路增強(qiáng)小膠質(zhì)細(xì)胞活性和激活模式識別受體，引起促炎癥細(xì)胞因子釋放增加，誘導(dǎo)神經(jīng)炎癥〔52，53〕。此外，甲基苯丙胺的濫用可誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)和通過激活多巴胺D1樣受體加重神經(jīng)炎癥〔54〕，導(dǎo)致自然殺傷細(xì)胞、樹突細(xì)胞及白細(xì)胞數(shù)量減少，刺激巨噬細(xì)胞后導(dǎo)致促炎癥細(xì)胞因子的表達(dá)水平升高〔55〕。

3.2.4表觀遺傳學(xué)改變 研究表明，慢性可卡因和海洛因的刺激對小鼠的大腦和肝臟中總體甲基化的狀態(tài)未見明顯差異，但不排除在特定解剖區(qū)域的甲基化有差異表現(xiàn)〔56〕。但是在可卡因成癮的大鼠模型中，研究者發(fā)現(xiàn)其伏隔核的c-fos基因甲基化水平下降〔57〕，但也有報(bào)道稱可卡因?qū)е翫NA的甲基化水平升高〔58〕。小鼠海洛因成癮模型研究中，其血清的抗氧化能力明顯下降，提示海洛因可影響機(jī)體氧化應(yīng)激能力〔1〕。甲基苯丙胺可造成大鼠特定區(qū)域腦組織DNA損傷〔35〕。并導(dǎo)致DNA甲基化異常〔59〕，同時，也可誘導(dǎo)小鼠腦神經(jīng)元的氧化應(yīng)激的毒性損傷，增加神經(jīng)元細(xì)胞凋亡等〔60～62〕。

4 改善衰老的方法

針對毒品濫用及依賴導(dǎo)致的機(jī)體衰老加速，從根本原因上講，毒品戒治對延緩機(jī)體衰老顯得尤為重要。從應(yīng)激性衰老機(jī)制研究方面，導(dǎo)致機(jī)體損傷的中心環(huán)節(jié)是ROS和炎癥因子的產(chǎn)生增多，AMPK和mTOR信號通路是機(jī)體內(nèi)感受能量變化的經(jīng)典信號通路，能量飲食限制是目前運(yùn)用最廣泛、證據(jù)最充足的抗衰老方法。大量研究表明，適量運(yùn)動、二甲雙胍等可通過調(diào)控AMPK和mTOR信號通路來延緩衰老進(jìn)程。從理論上講，抗氧化劑的運(yùn)用及抗氧化蛋白的表達(dá)增加可抵抗機(jī)體氧化應(yīng)激，達(dá)到改善衰老的作用。研究表明，抗氧化劑氫的應(yīng)用可通過ROS/P53/P21信號通路緩解SD大鼠的衰老〔63〕，白藜蘆醇、褪黑素、槲皮素、膽囊收縮素〔64〕等抗氧化劑可調(diào)節(jié)衰老相關(guān)信號通路起到抗衰老作用〔54〕?；趶?fù)制性衰老理論學(xué)說，通過維持端粒酶活性可有延緩衰老的作用。此外，良好的飲食和生活習(xí)慣，如規(guī)律的作息安排、適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動鍛煉、保持心情的愉悅等，可有延緩衰老的作用。

綜上，目前研究表明氧化應(yīng)激、線粒體功能障礙、炎癥損傷等均可能參與了毒品所誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性機(jī)制等〔65〕。毒品進(jìn)入機(jī)體干擾正常生理活動，從而產(chǎn)生軀體和生理依賴性。毒品濫用會增加患帕金森病、精神分裂癥、腦卒中、高血壓性心臟病、肺動脈高壓等疾病的風(fēng)險(xiǎn)。此外，毒品代謝和毒品影響機(jī)體內(nèi)其他物質(zhì)代謝所產(chǎn)生的ROS增多，造成機(jī)體生物大分子受到損傷，多種因素的相互作用導(dǎo)致氧化應(yīng)激、細(xì)胞衰老、表觀遺傳學(xué)改變、端粒長度的縮短和神經(jīng)炎癥反應(yīng)及心、腦血管、腎臟和肝臟疾病的早期發(fā)作等。各種功能的紊亂降低了機(jī)體對外界損害的反應(yīng)力，從而導(dǎo)致各種疾病的發(fā)生發(fā)展。毒品濫用及依賴誘導(dǎo)的機(jī)體多系統(tǒng)毒性可誘發(fā)與年齡有關(guān)的疾病早期發(fā)作。所以重視濫用及成癮者的加速衰老對于預(yù)防過早發(fā)病和死亡至關(guān)重要。為了獲取毒品而從事的非法性交易增加了感染獲得性免疫缺陷綜合征、性病、丙型肝炎和乙型肝炎的風(fēng)險(xiǎn)〔55,65〕。隨著對機(jī)體衰老機(jī)制研究的不斷深入，毒品濫用及依賴加速機(jī)體衰老的諸多因素也會逐漸得到認(rèn)識。多種毒品的濫用，特別是合并濫用處方藥物和非法藥物的情況在以后的研究中需要得到重視。目前，抗氧化劑的研究及應(yīng)用，對蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)，免疫及炎癥的調(diào)節(jié)等對機(jī)體衰老的有一定的延緩作用，所以通過研究毒品對機(jī)體損傷的作用靶點(diǎn)來尋求更加精確的治療方法是未來研究的目標(biāo)。以后應(yīng)從更多方面充分考慮毒品濫用及依賴對機(jī)體的損害，如毒品依賴合并HIV感染者的衰老原因的機(jī)制研究等，從而改善和提高毒品濫用及依賴者的生活和生存質(zhì)量。