陳麗芳

(山西師范大學(xué)體育學(xué)院，山西臨汾041000)

衰老是生物界的普遍現(xiàn)象，指隨著年齡的增長到成熟期以后所出現(xiàn)的生理性退化，即人體在體質(zhì)方面的年齡變化，這是一切生物的普遍規(guī)律。從生物學(xué)上講，衰老是生物隨著時(shí)間的推移，自發(fā)的必然過程，它是復(fù)雜的自然現(xiàn)象，表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)的退行性病變和機(jī)能的衰退，適應(yīng)性和抵抗力減退。在生理學(xué)上，衰老被看作是從受精卵開始一直進(jìn)行到老年的個(gè)體發(fā)育史。從病理學(xué)上，衰老是應(yīng)激和勞損，損傷和感染，免疫反應(yīng)衰退，營養(yǎng)失調(diào)，代謝障礙以及疏忽和濫用藥物積累的結(jié)果。衰老的發(fā)生是一種自然的規(guī)律，是不可避免的，但我們可以根據(jù)衰老的發(fā)生機(jī)制，采用各種手段來延緩衰老。

外界環(huán)境可以加速或者延緩衰老的進(jìn)程，但不能制止或消除。衰老的標(biāo)志是人體各器官系統(tǒng)機(jī)能明顯衰退，衰老的發(fā)生受遺傳、內(nèi)外環(huán)境、社會(huì)心理等因素的作用。此外衰老還受疾病的影響，一些致病因子使肌體產(chǎn)生疾病，導(dǎo)致衰老;人體衰老時(shí)機(jī)能下降，易患疾病，反過來又促使衰老。

目前，國內(nèi)外的研究表明，運(yùn)動(dòng)對(duì)于衰老的作用機(jī)制具有正反兩方面的作用，即運(yùn)動(dòng)對(duì)于機(jī)體的損傷機(jī)制作用和運(yùn)動(dòng)對(duì)于衰老的延緩機(jī)制作用。對(duì)于這二者的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)便是運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度、形式、時(shí)間等以及運(yùn)動(dòng)者自身的健康水平和運(yùn)動(dòng)素質(zhì)。目前人們?yōu)榱搜泳徦ダ?，在運(yùn)動(dòng)方式上一般采用有氧運(yùn)動(dòng)。有氧運(yùn)動(dòng)是指人體在氧氣充分供應(yīng)的情況下進(jìn)行的體育鍛煉。即在運(yùn)動(dòng)過程中，人體吸入的氧氣與需求相等，達(dá)到生理上的平衡狀態(tài)。簡單來說，有氧運(yùn)動(dòng)是指任何富韻律性的運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(約15分鐘或以上)，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度在中等或中上的程度(最大心率之75%至85%)。適宜的運(yùn)動(dòng)對(duì)機(jī)體是一種良性的刺激，可引起機(jī)體產(chǎn)生適應(yīng)性變化，從而保持健康，提升免疫能力。對(duì)于老年人健身運(yùn)動(dòng)，心率指標(biāo)一般采用50% ～60%最大攝氧量強(qiáng)度，即心率達(dá)到110—120次/分，自我感覺輕松身體出汗，每周三次或隔日一次運(yùn)動(dòng)，至少堅(jiān)持三個(gè)月。

1 自由基學(xué)說

美國學(xué)者Harman在1956年提出自由基學(xué)說，該學(xué)說認(rèn)為衰老的自由基主要是氧自由基對(duì)細(xì)胞成分的有害攻擊所造成的。自由基是指具有未配對(duì)電子的原子、原子團(tuán)及分子，主要有氧自由基、羥自由基、過氧自由基、氮氧自由基等，是參與人體氧化還原反應(yīng)最重要、最廣泛的反應(yīng)成分。自由基具有高度的強(qiáng)氧化活性，隨著年齡的增長，體內(nèi)的自由基逐漸積累，在體內(nèi)直接或者間接的發(fā)揮強(qiáng)氧化劑作用，損傷生物體的大分子或多種細(xì)胞成分，且易產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，對(duì)蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)等產(chǎn)生傷害作用，促進(jìn)多種疾病的形成發(fā)展，最終導(dǎo)致生物體的衰老與死亡。機(jī)體內(nèi)可清除自由基的氧化還原酶主要有超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽還原酶(GSH-Px)等。機(jī)體內(nèi)自由基的生成和清除處于動(dòng)態(tài)平衡中，研究表明，短時(shí)間劇烈運(yùn)動(dòng)并不引起機(jī)體自由基產(chǎn)生增多，只有長時(shí)間高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)才可使機(jī)體自由基數(shù)量增多，但長期有氧運(yùn)動(dòng)卻可以使安靜狀態(tài)下自由基的產(chǎn)生量減少。長期有氧運(yùn)動(dòng)還可提高機(jī)體抗氧化能力，同時(shí)保護(hù)機(jī)體免受自由基等的損害。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練引起抗氧化能力的改變?cè)诩∪獗憩F(xiàn)最為明顯，這種現(xiàn)象可能反映了自由基產(chǎn)生的組織差異，同時(shí)也反映了不同組織基礎(chǔ)抗氧化能力的差異。運(yùn)動(dòng)可以改變機(jī)體抗氧化能力即對(duì)自由基消除能力的影響，目前這方面的研究主要是希望通過運(yùn)動(dòng)來加速清除體內(nèi)代謝產(chǎn)物及自由基清除。長期的有氧訓(xùn)練，有利于促進(jìn)自由基的消除，抑制增齡引起的抗氧化能力的降低，調(diào)節(jié)機(jī)體氧化系統(tǒng)的平衡，對(duì)機(jī)體產(chǎn)生有益的影響，這也是有氧運(yùn)動(dòng)延緩衰老的主要機(jī)制。

2 線粒體DNA(mtDNA)損傷學(xué)說

1980年，Miquel和Cowoker提出衰老的線粒體假說，認(rèn)為線粒體DNA的損傷是細(xì)胞衰老和死亡的分子基礎(chǔ)，Linnane等對(duì)其進(jìn)行了補(bǔ)充。線粒體mitochondrion，是真核細(xì)胞中由雙層高度特化的單位膜圍成的細(xì)胞器，主要功能是通過氧化磷酸化作用合成ATP，為細(xì)胞各種生理活動(dòng)提供能量。除了能量轉(zhuǎn)換作用外，線粒體研究已發(fā)展到活性氧生成、細(xì)胞Redox信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞凋亡調(diào)控和基因表達(dá)的調(diào)節(jié)等相關(guān)領(lǐng)域。線粒體具有有氧呼吸的特殊功能，細(xì)胞內(nèi)大部分氧在此被還原為水，小部分氧被電子傳遞鏈中漏流出來的電子單價(jià)還原，形成超氧化物陰離子，成為細(xì)胞內(nèi)Ros的主要來源。線粒體產(chǎn)生的Ros可以直接介導(dǎo)細(xì)胞凋亡，氧自由基襲擊mtDNA，可引發(fā)衰老。1999年美國麻省理工學(xué)院Guarente等人將DNA損傷列為引起生物衰老的首要因素。線粒體是體內(nèi)氧自由基產(chǎn)生的主要場所，線粒體的生成量直接與呼吸鏈的功能密切相關(guān)。自由基可以使線粒體內(nèi)膜脂過氧化，可造成膜流動(dòng)性減少，酶活性改變及ATP和ADP偶合載體流的減少，線粒體DNA損傷丟失，引起線粒體呼吸鏈功能下降及能量合成障礙。線粒體呼吸鏈功能障礙，ATP合成不足會(huì)引起細(xì)胞凋亡。即衰老過程是氧自由基襲擊mtDNA而引起的一個(gè)生物過程，線粒體功能的下降有可能加速細(xì)胞和組織的衰老。線粒體變性、滲透和破裂等是細(xì)胞衰老的重要研究，那么延緩線粒體的破壞過程，即可延緩衰老。

關(guān)于運(yùn)動(dòng)對(duì)線粒體的影響，Ozawa以線粒體為研究的始發(fā)角度，認(rèn)為衰老線粒體功能改變使電子傳遞出現(xiàn)障礙，造成電子在線粒體內(nèi)大量堆積，從而使線粒體內(nèi)ROS生成增多，ROS的增多又進(jìn)一步加劇了線粒體損傷，這樣就形成了線粒體損傷→ROS增多→線粒體損傷，互為因果的惡性循環(huán)。研究表明長時(shí)間劇烈運(yùn)動(dòng)或力竭性運(yùn)動(dòng)使得機(jī)體自由基的生成增多，抗氧化能力下降，產(chǎn)生線粒體損傷。而長期有氧運(yùn)動(dòng)則可引起抗氧化酶的適應(yīng)性改變，提高機(jī)體的抗氧化能力，保證線粒體結(jié)構(gòu)的有效，有利于削弱或終止ROS惡性循環(huán)并形成與之相反的良性循環(huán)，從而對(duì)機(jī)體產(chǎn)生有益影響，促進(jìn)健康和延緩衰老。

近年來關(guān)于線粒體在衰老過程中的作用已引起廣泛關(guān)注，線粒體在衰老中的作用毋庸置疑，但是否因mtDNA突變引起線粒體衰老還存在爭議，而且該機(jī)制還不清楚。有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)mtDNA尤其是老年個(gè)體mtDNA的影響尚并不清楚。mtDNA缺失、突變、重排的發(fā)生可能在衰老的過程中起一定的作用，隨著對(duì)線粒體的深入認(rèn)識(shí)和研究，有助于推動(dòng)運(yùn)動(dòng)科學(xué)研究衰老的進(jìn)一步發(fā)展。

3 N—內(nèi)分泌—免疫網(wǎng)絡(luò)學(xué)說

1976年Everitte等提出神經(jīng)內(nèi)分泌學(xué)說，認(rèn)為老年人退行性變化，分泌的活性因子更新下降，靶細(xì)胞反應(yīng)性減退，急速分泌增多，可以引起一些疾病。另外神經(jīng)內(nèi)分泌的衰老屬于內(nèi)在變化，與該細(xì)胞基因決定簇有關(guān)。細(xì)胞和分子水平衰老也是神經(jīng)內(nèi)分泌衰老的基礎(chǔ)。1977年Basedovsky提出N—內(nèi)分泌—免疫網(wǎng)絡(luò)學(xué)說。認(rèn)為神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)與免疫系統(tǒng)之間存在完整的功能性調(diào)節(jié)環(huán)路。三大系統(tǒng)各成體系又相互配合，借助共同的信息分子并通過共同的交匯點(diǎn)相互作用和反作用，構(gòu)成了完整的N—內(nèi)分泌—免疫網(wǎng)絡(luò)。N—內(nèi)分泌—免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的失衡可加速衰老的進(jìn)程，而中樞神經(jīng)系統(tǒng)及大腦功能減退是衰老的重要原因。機(jī)體內(nèi)分泌功能隨著年齡的增加而降低，激素的分泌失常，嚴(yán)重破壞體內(nèi)穩(wěn)態(tài)致使衰老。此外，機(jī)體免疫系統(tǒng)功能下降，如淋巴細(xì)胞數(shù)量、功能下降，綜合免疫功能可靠性下降，使免疫疾病增多，導(dǎo)致衰老。

大量的研究證明，健身鍛煉能夠維持或提高機(jī)體神經(jīng)—內(nèi)分泌—免疫系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的功能，延緩衰老的進(jìn)程。德國生理學(xué)家發(fā)現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞過度活躍可使細(xì)胞體過度肥大，延緩衰老。那么使中樞神經(jīng)系統(tǒng)活躍的體育活動(dòng)顯然可對(duì)延緩神經(jīng)衰老起有利作用。運(yùn)動(dòng)對(duì)于免疫功能的影響，不僅僅是免疫系統(tǒng)自身功能狀態(tài)的變化，更重要的是神經(jīng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)的影響。這也是今后關(guān)于運(yùn)動(dòng)免疫方面的研究重點(diǎn)。

4 基因程序衰老學(xué)說

1961年美國學(xué)者Hayflick等研究細(xì)胞衰老時(shí)，發(fā)現(xiàn)人胚成纖維細(xì)胞在體外培養(yǎng)傳代數(shù)為40—60代，平均為50代，不超過這個(gè)界限稱為Hayflick界限。該學(xué)說認(rèn)為機(jī)體的自然衰老是由基因所控制的，并被部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所認(rèn)同。1996年有學(xué)者自人類遺傳性早老癥患者基因組中發(fā)現(xiàn)WRN基因，這是首次鑒定的與人類衰老有關(guān)的基因。也有一些科學(xué)家有根據(jù)不同生物衰老時(shí)間不同，同種生物衰老時(shí)間大致相似，提出細(xì)胞衰老的遺傳程序?qū)W說。該學(xué)說認(rèn)為衰老是一個(gè)主動(dòng)過程，是機(jī)體本身固有的特征，是在一定階段由一些基因依次觸發(fā)啟動(dòng)所致，是一個(gè)由遺傳程序所決定的自發(fā)事件，同生長、發(fā)育及成熟相似，是由某種遺傳程序規(guī)定，按時(shí)表達(dá)出來的生命現(xiàn)象。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了與衰老有關(guān)的DNA核苷酸序列。

5 端粒學(xué)說

1973年，前蘇聯(lián)科學(xué)家Olovnikow提出了衰老的端粒學(xué)說，他認(rèn)為位于真核細(xì)胞線性染色體末端的重要結(jié)構(gòu)——端粒，在細(xì)胞的每一次分裂過程中都會(huì)失去幾十個(gè)基本核苷酸序列單元，當(dāng)端?？s短至一定的長度時(shí)，細(xì)胞就開始衰老甚至死亡。1990年，美國抗衰老專家Harley提出衰老的端粒學(xué)說，他認(rèn)為位于染色體端部的染色粒(端粒)的長度與衰老和壽命密切相關(guān)。此學(xué)說的內(nèi)容有:(1)生殖系細(xì)胞中含有端粒酶，端粒長度保持穩(wěn)定;(2)正常體細(xì)胞不含端粒酶，端粒隨細(xì)胞分裂逐漸縮短;(3)病毒癌基因使細(xì)胞壽命延長;(4)端粒繼續(xù)縮短，細(xì)胞進(jìn)入危機(jī)期，大多數(shù)細(xì)胞慢慢死亡。端粒又稱端區(qū)，是真核生物染色體3＇-末端的特殊結(jié)構(gòu)。由一連串重復(fù)的富含G(鳥嘌呤堿基)的DNA序列(TTAGGG)及相關(guān)蛋白組成，具有高度的保守性。端粒的主要功能是維持染色體結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性，保護(hù)染色體末端免于被化學(xué)修飾或被核酶降解，防止染色體在復(fù)制過程中丟失、重排或兩條染色體的端區(qū)融合。隨著年齡的增長，端粒逐步變短，老年人端粒長度明顯短于青年。端粒的消失會(huì)使染色體發(fā)生畸變，從而使人類細(xì)胞喪失恢復(fù)能力，最終導(dǎo)致衰老;端粒的長短決定了細(xì)胞壽命，并與細(xì)胞衰老和癌變密切相關(guān)。

端粒酶在正常人體組織中的活性被抑制，會(huì)在腫瘤中被重新激活，并參與惡性轉(zhuǎn)化。端粒酶在保持端粒穩(wěn)定、基因組完整、細(xì)胞長期的活性和潛在的繼續(xù)增殖能力等方面有重要作用。端粒酶的抗衰老作用具有一定的理論價(jià)值，但目前動(dòng)物實(shí)驗(yàn)還較少，在人類的研究也剛剛開始。端粒和端粒酶與細(xì)胞衰老關(guān)系盡管還存在不少爭議，但不少研究證明端粒的不斷縮短是衰老發(fā)生機(jī)制中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過端粒酶來維持端粒的長度可使細(xì)胞的老化延緩。

6 細(xì)胞凋亡學(xué)說

細(xì)胞凋亡又稱:“程序性細(xì)胞死亡”(PCD)，是多細(xì)胞生物體為保持自身組織穩(wěn)定，調(diào)控自身細(xì)胞的增殖和死亡之間的平衡，是由基因控制的細(xì)胞主動(dòng)性死亡過程。機(jī)體的生長發(fā)育及衰老都離不開細(xì)胞凋亡的調(diào)節(jié)，多種因素參與了細(xì)胞凋亡的調(diào)節(jié)過程。細(xì)胞凋亡是多細(xì)胞生物體在個(gè)體發(fā)育、生長、衰老等生命過程中清除了那些受損傷而不能修復(fù)的細(xì)胞，是基因調(diào)控的正常生理過程。細(xì)胞凋亡也是機(jī)體內(nèi)的一種保護(hù)措施，用以維護(hù)機(jī)體遺傳信息的穩(wěn)定性，抵抗異常細(xì)胞的增殖，調(diào)節(jié)正常發(fā)育，維持機(jī)體平衡。細(xì)胞凋亡通過破壞重要的不可替代的細(xì)胞而對(duì)衰老發(fā)生影響，持這一學(xué)說者提出細(xì)胞凋亡以兩種形式對(duì)衰老起作用:一是清除已經(jīng)受損的和發(fā)生功能障礙的細(xì)胞，并以纖維組織代替，繼續(xù)保持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定;二是清除不能再生的細(xì)胞，最終導(dǎo)致病理改變。

研究表明，運(yùn)動(dòng)時(shí)不僅存在細(xì)胞壞死還存在細(xì)胞凋亡的現(xiàn)象。目前已證實(shí)，在免疫細(xì)胞、骨骼肌和心肌細(xì)胞中存在由運(yùn)動(dòng)誘發(fā)的細(xì)胞凋亡。自由基和細(xì)胞凋亡密切相關(guān)，細(xì)胞凋亡是影響衰老進(jìn)程的重要因素。運(yùn)動(dòng)減少時(shí)，能減輕自由基對(duì)機(jī)體細(xì)胞的損傷，延緩衰老;反之，則可導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，促進(jìn)衰老的進(jìn)程。運(yùn)動(dòng)性肌肉損傷也與骨骼肌凋亡有關(guān)，但人們目前尚無法對(duì)運(yùn)動(dòng)或活動(dòng)減少所引起的骨骼肌細(xì)胞凋亡現(xiàn)象作出合理的解釋。目前，關(guān)于細(xì)胞凋亡率升高可加速衰老的機(jī)制仍不十分清楚。

上述學(xué)說都不能完全闡明衰老的機(jī)理，目前研究最為完善的是自由基學(xué)說，端粒學(xué)說近幾年也已成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。此外還有錯(cuò)誤成災(zāi)學(xué)說，熱量攝入過剩學(xué)說，中毒學(xué)說等。通過對(duì)這些學(xué)說的研究，以求得開發(fā)運(yùn)動(dòng)對(duì)衰老作用的新領(lǐng)域。

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