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人為什么會衰老?

2018-10-12 10:58奇卡
大科技·百科新說 2018年8期
關(guān)鍵詞:線粒體壽命科學(xué)家

奇卡

衰老是每個人在一生中無法回避的課題,衰老問題也一直困擾著不少科學(xué)家。幾千年以來,我們?yōu)榱搜娱L壽命利用許多手段,今天,新興的科技和醫(yī)療手段十年間就將人類的平均壽命延長了大約兩年:發(fā)達(dá)便捷的信息網(wǎng)絡(luò)讓我們能夠?qū)ψ陨淼慕】邓接辛烁玫牧私?,最新的醫(yī)學(xué)知識、健康食譜甚至是為自己購買健康醫(yī)療保險(xiǎn),而且在生病時還能預(yù)約到合適自己的醫(yī)生并敲定治療方案;充足的食物讓今天的人們能夠吃上營養(yǎng)健康的三餐,既提高了生活質(zhì)量也保障了人們的健康;公共衛(wèi)生知識的普及、干凈的飲用水、生活環(huán)境衛(wèi)生整潔以及醫(yī)療手段取得的巨大進(jìn)步都有利于人們壽命的延長。

但是,醫(yī)學(xué)的進(jìn)步有沒有可能克服衰老、使人類的壽命不斷延長下去呢?人類壽命的盡頭在哪呢?讓我們從衰老的機(jī)制談起。

衰老的內(nèi)因在于細(xì)胞

人體是由細(xì)胞組成的,這些數(shù)量龐大的細(xì)胞組成了我們身體的每一部分,依靠細(xì)胞的自然運(yùn)轉(zhuǎn)我們的生命才得以延續(xù)下去,而且這架“機(jī)器”在使用的過程中也會出現(xiàn)問題和磨損,這些因素不斷累積是促使人們衰老的主要原因。

細(xì)胞每天都在為了維持生命體正常運(yùn)轉(zhuǎn)而進(jìn)行各種各樣的生命活動,這當(dāng)中產(chǎn)生了氧化廢棄物自由基等,這些氧化產(chǎn)物會在身體里不斷堆積,久而久之就會使細(xì)胞氧化,還會對細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)進(jìn)行破壞,當(dāng)身體的修復(fù)機(jī)制無法再對這些破損修復(fù)的時候,人體也會開始衰老了。同時衰老機(jī)制還和細(xì)胞分裂次數(shù)有關(guān),1961年,美國科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),人類的細(xì)胞分裂次數(shù)總是固定的,這說明了人類的壽命值是固定且有限的。

另外,細(xì)胞凋亡的速度也很快,每秒鐘都有大量細(xì)胞死去并急需更新,其中無法更新再生的神經(jīng)細(xì)胞主導(dǎo)了人類衰老的過程,神經(jīng)細(xì)胞的衰亡象征著人體也將邁入衰老與死亡。

7種不同類型的衰老損傷

盡管科學(xué)家們在人們身上發(fā)現(xiàn)了各種能夠誘發(fā)人體衰老的生理機(jī)制,但其背后的原因十分復(fù)雜,科學(xué)家們并不能給出確切的答案,而同時衰老帶來的問題也不容小覷。

由衰老帶來的七大問題會威脅到我們的健康,讓我們來看看它們都分別是什么。雖然明確衰老的不同表現(xiàn)方式并不能真正地解釋損傷發(fā)生的原因,甚至不能解釋為什么會有七種不同類型的衰老損傷,但這可以給我們在延長人類壽命這個課題上提供明確的方向。

1、細(xì)胞流失和組織萎縮

體內(nèi)磨損細(xì)胞通常會被細(xì)胞分裂所取代。但是,隨著我們年紀(jì)漸長,一些流失的細(xì)胞就不能被及時更新或者更新的速度變慢,這就意味著細(xì)胞流失的速度大于新細(xì)胞生成的速度。

在骨骼肌肉中,細(xì)胞流失意味著組織開始萎縮和肌肉變?nèi)酢τ谛呐K而言,這使得心臟會變得更加脆弱,而在大腦則意味著神經(jīng)元的減少并導(dǎo)致一系列的精神問題。目前,針對這個問題的一個解決方法是加強(qiáng)運(yùn)動鍛煉,但效果是非常有限的。

2、細(xì)胞核的突變

隨著年齡增長,我們的染色體會發(fā)生兩種不同類型的變化:突變和表突變。前者是DNA自己發(fā)生了改變,后者則是傾向于DNA被解碼變成蛋白質(zhì)。

在某些情況下,DNA的突變可導(dǎo)致癌癥的形成。非癌變的突變和表突變在大多數(shù)情況下不會對衰老過程產(chǎn)生影響,只有在極少數(shù)情況下才會造成一些問題,我們不必在這一點(diǎn)上擔(dān)心。可癌變絕對是個大問題,這點(diǎn)通過研究西方國家死亡率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)就可以得知。癌變一旦發(fā)生,就很難控制,更難消除,死亡便不可避免地來臨。

3、細(xì)胞當(dāng)中的線粒體發(fā)生突變

線粒體被稱作是細(xì)胞的“發(fā)電廠”,因?yàn)樗鼈冊谀芰抗┙o中承擔(dān)著重要角色,人們每天吃下的食物來到了“能量工廠”,線粒體利用氧氣進(jìn)行呼吸作用,將有機(jī)物轉(zhuǎn)變成人體自身需要的水分和熱量,以供我們?nèi)粘;顒印K鼈兺瑫r還控制著細(xì)胞的生長和細(xì)胞周期。

由于線粒體所在的環(huán)境是高度氧化的,在分解有機(jī)物的過程中,產(chǎn)生了一些不被需要的代謝產(chǎn)物——自由基,這類物質(zhì)能夠使細(xì)胞和線粒體等不斷地氧化,最終衰老,甚至還會改變細(xì)胞核和線粒體的基因序列,對細(xì)胞造成很大的傷害,而線粒體的修復(fù)機(jī)制遠(yuǎn)不如那些包含大量DNA的細(xì)胞核復(fù)雜和精密,其結(jié)果就是線粒體在不斷累積的突變下變得脆弱,還會加速老化。

4、無用或有害的細(xì)胞不會凋亡

通常情況下,人體可以通過細(xì)胞凋亡來自動清除有害細(xì)胞,但有的細(xì)胞可以達(dá)到既不能夠繼續(xù)分裂但也不會死亡的狀態(tài),其中就包括:內(nèi)臟脂肪細(xì)胞、衰老細(xì)胞和免疫系統(tǒng)細(xì)胞,這時就會對其他相鄰細(xì)胞造成損害??挂葝u素性、組織退化和容易受到感染都會使得這類細(xì)胞不斷堆積。

5、大量交聯(lián)蛋白質(zhì)使組織僵硬

身體在保持細(xì)胞內(nèi)部清潔方面比在細(xì)胞外維持正常功能要好得多。在細(xì)胞內(nèi)部,蛋白質(zhì)通過被破壞和重建以保持細(xì)胞正常運(yùn)轉(zhuǎn)。但在細(xì)胞外,一些蛋白質(zhì)的回收速度非常緩慢甚至是沒有被回收,隨著時間的推移,這可能就會出現(xiàn)一些問題。

化學(xué)反應(yīng)有時會使兩個蛋白質(zhì)之間形成一種稱為交聯(lián)的化學(xué)鍵,避免其互相之間產(chǎn)生滑動。當(dāng)出現(xiàn)太多交聯(lián)化學(xué)鍵時,組織開始硬化并出現(xiàn)問題。例如在動脈壁中,組織僵硬會導(dǎo)致血壓升高。

6、細(xì)胞外的廢物

這是另一種形式的垃圾,可以隨著老化而不斷積累。但與交聯(lián)不同,它并沒有任何實(shí)際作用。這些廢棄物質(zhì)應(yīng)該從體內(nèi)清除,但和細(xì)胞無法自己凋亡的情況一樣,身體不能及時消化或去除這些物質(zhì)。

其中的一個例子便是老年癡呆癥患者大腦中的淀粉樣斑塊,隨著年齡的增長積累在每個人的大腦中,在達(dá)到一定的閾值后就會出現(xiàn)問題。這些在細(xì)胞外堆積的垃圾是人類的最大殺手之一。

7、細(xì)胞內(nèi)的廢物

正如前面所提到的,身體善于將沒有用處的蛋白質(zhì)和其他分子回收。然而經(jīng)過化學(xué)變化后,細(xì)胞就無法再消化它們,這時它們會進(jìn)入到溶酶體——這是降解分子最有力的場所。但如果溶酶體無法處理它們,它們最終會成為細(xì)胞內(nèi)的垃圾,并幾乎永遠(yuǎn)留在那里。

在細(xì)胞分裂時,這并不是太大的問題,因?yàn)槊看畏至讯紩p少這些垃圾,不會達(dá)到相應(yīng)閾值。但在不能分裂的細(xì)胞當(dāng)中,這種垃圾不斷堆積最終導(dǎo)致細(xì)胞停止正常運(yùn)作,出現(xiàn)了諸如動脈粥樣硬化、失明、肝斑和一系列神經(jīng)肌肉疾病等問題。

只有解決好這7種由衰老帶來的問題,才會在延緩衰老上取得真正的突破,但這些問題并非能夠輕易解決。而且這份衰老“清單”真的會止步于此嗎?有可能衰老問題遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些,興許還有其他未發(fā)現(xiàn)的問題潛藏在背后。

科學(xué)家在做什么

在科技手段越來越發(fā)達(dá)的今天,我們能否做到阻止這7大衰老損傷?有科學(xué)家認(rèn)為,我們可以利用醫(yī)學(xué)手段有效地抵抗衰老:通過刺激細(xì)胞再分裂來產(chǎn)生更多新的細(xì)胞、移除端粒酶基因、促進(jìn)細(xì)胞凋亡、啟動保護(hù)機(jī)制應(yīng)對細(xì)胞核內(nèi)DNA突變等方法,來為解決衰老問題尋找突破口??茖W(xué)家相信,只要找到一種全新的方法輔助以當(dāng)下多種科學(xué)手段的組合運(yùn)用,就會達(dá)到很好的效果,用不了多久就會實(shí)現(xiàn)人類壽命的大幅延長。

劍橋大學(xué)遺傳專家奧德雷相信延長生命和挽救生命之間沒有差別,假使我們真的突破了人類壽命的極限,無疑是給我們的生命創(chuàng)造了更多的機(jī)會,讓我們從生命當(dāng)中獲得最大的收益。雖然有反對者認(rèn)為這是人類在試圖“扮演上帝”,是違背自然的做法,但奧德雷認(rèn)為這恰恰是上帝賦予我們的本能:用我們的最大能力去改變這個世界和周遭的環(huán)境,讓我們自身變得更好、更趨于完美,如果只是一味地接受這個世界反而對我們來說才是不自然的。

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