衰老的网络机制与干预方法

吴斌 夏世金 李延萍

随着全世界老龄人口比例的加大，人口的老龄化已经成为许多国家都要面对的新的突出社会问题。如何延长老年人的健康寿命，提高生活质量已成为各国政府和社会各界关注的焦点［1］。对衰老和衰老相关疾病的研究历来就是世界性的医学课题，探索衰老的本质，寻找有效的抗衰老药物和方法，以求得预防衰老过早出现和延缓衰老的进程已成为当前老年医学领域中的研究热点［2］。

1 衰老机制的研究进展

衰老是机体各种生化反应的综合表现，是体内外许多因素（环境污染、精神紧张、遗传等）共同作用的结果［3］。随着各种衰老理论的提出，关于衰老机制的研究已取得了很大进展。

1.1 衰老遗传程序学说 随着分子生物学研究技术的快速发展，衰老遗传程序学说也逐渐得到了证实，该学说认为生物的衰老是由遗传程序所安排，高等动物大脑内存在着控制衰老的遗传密码，即老化现象的程序已经事先编好，特定的遗传信息按时激活，退变过程逐渐展开，最终导致衰老和死亡。现已经肯定遗传基因是主宰生物衰老和自然寿命的第一原因［4］。与衰老调控相关的基因主要有抑制细胞增殖的衰老基因和促进细胞生长的长寿基因，如age－1、daf16等［5］。此外衰老还存在由非DNA序列发生变化所导致的表观遗传学机制［6］，目前科学家已从基因组DNA甲基化、组蛋白H3、H4特殊位点甲基化、乙酰化及其相应修饰酶变化、染色质结构状态改变、端粒功能和非编码RNA调节等进行了深入探讨［7］。

1.2 自由基损伤与线粒体衰老自由基老化学说（free radical theory）是1954年美国科学家哈曼（Harman）博士提出，认为自由基伤害线粒体是老化的主要原因［8］。自由基化学性质极为活跃，适量自由基对于抗局部感染等具有一定作用，但过量自由基则对不饱和脂肪酸、蛋白质分子、核酸分子等具有破坏性作用。机体同时具有有效的自由基清除系统，维持体内自由基的正常水平，但是，随着年龄的增长，人体内自由基水平呈增长趋势，而自由基清除机制却呈退化趋势，结果造成体内自由基大量积聚，引发机体多种生理功能的障碍，促进多种老年疾病（如动脉粥样硬化、心脑血管疾病、脑神经细胞变性、糖尿病以及肿瘤等）的发生发展和机体的衰老［9］。

1.3 神经内分泌免疫与炎性衰老1977年，Base dovsky提出神经内分泌免疫（NEI）网络学说，认为神经内分泌系统与免疫系统之间存在完整的功能性调节环路，神经内分泌与免疫系统可以共用细胞因子、肽类激素和神经递质并产生广泛而密切的网络联系［10］。1985年芬奇 （Finch）等人提出神经内分泌衰老学说（endocrine theory of aging），即衰老是神经指导下的内分泌激素的随增龄衰减而引起的身体各部的功能逐渐丧失。比如随着年龄的增长胰岛功能减退导致老年人糖耐量减低，糖尿病发生率增高；肾上腺皮质激素醛固酮和皮质醇的分泌量下降，使老年人的应激能力降低 等［11－12］。1969 年，沃尔福特（Walford）提出免疫衰老学说（immunological theory of aging），一方面机体的免疫功能随增龄衰退，如老年人T细胞对感染抵抗力的降低，导致感染性疾病的发病率、死亡率逐渐增高；另一方面免疫的准确性随增龄递减，造成自身免疫疾病增多，如类风湿关节炎常多发于更年期［13］。与免疫衰老密切联系的是2000年Franceschi等［14］提出的炎性衰老（inflamm－aging），认为衰老是一个炎症失衡的自然程序，随着衰老的发生，细胞和机体逐渐向致炎过程倾斜，抑炎作用逐渐减弱，最终导致衰老的慢性炎症。目前炎性衰老的机制主要有应激论和细胞因子论，前者认为自然衰老进程中机体长期处在应激原微环境中，诱导慢性促炎性反应状态，进而导致炎性衰老；细胞因子论认为促炎细胞因子在炎性衰老发生发展中起着核心作用［15－16］。

1.4 脂代谢异常与衰老 现代研究表明脂代谢紊乱是衰老的特征，表现为三酰甘油和胆固醇增龄性升高，它与胰岛素抵抗、血脂异常、低度炎症反应、生长因子及其他激素（参与糖尿病、动脉粥样硬化及某些肿瘤的形成）变化等均有关［17］。此外，越来越多的证据表明，脂代谢紊乱可加速衰老过程［18－19］。脂代谢主要受3条信号通路调控，它们是过氧化物酶体增殖物激活受体（PPARs）途径、肝X受体（LXR）途径和固醇调节元件结合蛋白（SREBPs）途 径［20］。PPARs包 括多种亚型，PPARα是贝特类药物（如非诺贝特）作用靶点，对脂代谢作用明显，但对糖代谢无明显作用；PPARγ是噻唑烷二酮类化合物（如罗格列酮）作用靶点，PPARγ激动剂可促进脂肪细胞分化，促使葡萄糖向脂肪组织转运。LXRs被认为是胆固醇的感受器，主要参与胆固醇的代谢调节。在老年病和衰老的机制研究中，常常发现这些代谢途径的异常。

2 衰老与老年病的网络机制

前述衰老学说均从各自的角度开展研究，取得了众多的研究成果，但对不同机制间的联系（网络机制）关注不够。近年研究发现，衰老是多层次、多水平、多分子相互作用的网络，很难应用单一学说进行解释，其因果联系也难于截然分开［21］。众所周知，心脑血管疾病是一种严重威胁人类，特别是≥50岁中老年人健康的常见病，全世界每年死于心脑血管疾病的人数高达1500万人，居各种死因首位。心脑血管疾病的病理生理基础是动脉粥样硬化，在衰老进程中脂代谢的异常导致脂质的沉积、动脉内膜下斑块逐渐增大突入管腔，造成管腔的狭窄和组织缺血，甚至斑块破裂和血栓形成，进而引起心脑血管疾病的急性发作［22］。从衰老的角度看，伴随年龄的增加，线粒体突变增多，导致自由基累积增多，进而激活衰老的网络机制。一方面自由基可通过人体中酶的分解作用被无害化，在一定情况下不会对人体产生坏的影响，但是当自由基大量产生，超过人体内酶所能处理的程度，身体就会发生损害性氧化，就如同金属被氧化生了锈一样，随着人体中氧化程度的逐渐加剧，机体就会发生诸如动脉硬化、糖尿病、白内障、癌症等病变，使人过早的衰老和死亡［23］。另一方面不饱和脂肪酸最易受到自由基的攻击，化学活性高的自由基可使不饱和脂肪酸过度氧化，使细胞功能突变或衰退。不饱和脂肪酸的降低，还可引起PPAR信号通路的异常（如配体减少），进一步加重脂代谢异常，过多脂质会留存在血液中，自由基“俘获”了这些多余的脂质氧化使之变质为过氧化脂质［24］，这种脂质侵入血管内皮细胞后会被巨噬细胞吞噬，当巨噬细胞死亡后，黏稠的过氧化脂质就会粘附在血管壁上，凝固之后形成斑块使血管壁变硬、变窄、埋下心脑血管疾病随时爆发的隐患。慢性炎症是衰老和动脉硬化的重要特征，核因子κB（NF－κB）是调节免疫炎症相关基因的重要转录因子，对多种炎症因子（IL－2、IL－6）、黏附分子（VCAM－1、ICAM－1）、趋化因子（MCP－1）等起关键性调控作用。PPAR可通过上调I－κB（NF－κB的抑制蛋白家族）表达，加速细胞核内的NF－κB灭活，从而抑制由NF－κB驱动的炎性因子基因的转录活性，缩短炎症反应的持续时间［25］。然而异常的PPAR信号未能上调I－κB，最终导致炎症升高，炎症又加速了斑块的形成与脱离。另外，糖皮质激素也是调控炎症的重要因素，尽管其分泌量随年龄增加而增加，但糖皮质激素受体数量却在减少，糖皮质激素对NF－κB的抑制作用减弱，导致低度炎症的持续存在［26］。可见在心脑血管疾病的发病机制中涉及衰老的线粒体、自由基、脂代谢、神经内分泌、免疫、炎症等学说。图1为衰老的网络机制示意图，这也仅仅是衰老机制中的冰山一角，表明衰老机制的广泛联系性和复杂性。同时不同的个体其衰老的表型或疾病是存在差异的，因此在网络机制上也应存在不同的侧重点，比如有的可能是以内分泌衰退为主，有的可能是以脂代谢异常为主。

3 抗衰老的研究进展

目前世界上还没有衰老的分子标志物或评价标准，即使是端粒酶、端粒、T细胞凋亡等均无法获得满意的评价效果［4］。研究衰老机制的另一目的是为了延缓衰老，这也是老年医学研究的主要目的。千百年来，前人总结摸索出了许许多多的养生之道以及具有一定延年益寿作用的药物，下面仅对其中几种研究较多、理论依据比较充足的抗衰老制剂进行介绍。首先饮食控制是目前较为认可的有效的抗衰老方法［27］，大量研究显示，减少中青年实验动物的热量摄入（≥30%）可预防或延缓年龄相关慢性病的发生，明显延长寿命。这可能与降低代谢率、减少氧化应激和炎症反应、提高胰岛素敏感性、改变神经内分泌系统和交感神经系统功能有关。但在人类应用有一定的难度。其次是抗氧化剂［28］，常用的抗氧化剂有维生素C、维生素E，它们均能有效地防止不饱和脂肪酸的过度氧化，可间接起到清除自由基的作用，从而达到延缓衰老的目的。另外，人体步入老年期以后，由于摄入、代谢以及排泄等功能的紊乱，微量元素的正常含量、比例改变都易于对机体产生有害性改变，从而引起一系列衰老表现。研究证明微量元素对脂代谢、糖代谢、蛋白质代谢都具有重要作用，一旦这些元素缺乏时，三大代谢将出现障碍，许多生理功能将随之出现紊乱。因此微量元素也被视为延缓衰老的重要方法之一。最后是内分泌激素［29］，比如褪黑素（melatonit，MT）在临床上作为抗氧化剂应用已有较长时间，MT的自由基清除能力在众多自由基清除剂中表现特别突出，对保护细胞膜及核酸等有明显作用，具有明显的抗细胞凋亡作用。又如人生长激素（human growth hormone，HGH）能促进蛋白质合成，增强心肌收缩力，提高心排血量，增加脏器血流量和促进脂肪分解，老人使用HGH后似乎年轻了10～20岁，老年病症状大多消失。但长期使用激素有许多不确定因素，例如不良反应、剂量和疗程问题等。

图1 衰老的网络机制示意图

4 衰老与抗衰老展望

人类衰老的原因是多方面的，衰老的机制也是极为复杂的。尽管衰老研究取得了很多成果，但并不能适用于所有生物，比如人类体细胞端区长度随增龄不断缩短，故人类体细胞的衰老与端区长度密切相关，端区被称为人类细胞的生物钟。但小鼠增龄难以测得其体细胞端区长度缩短现象，可见其体细胞寿命不依赖于端区。另外许多初级生物根本没有也无需发达的神经内分泌系统，因此与神经内分泌系统相关的老化仅仅是高度进化的人类和一些动物的特征表现，不能推而广之。与神经内分泌系统类似，初级动物体内也没有发达的免疫系统，因此免疫衰老学说的适用范围也相当有限，可见我们对衰老的理解还处于瞎子摸象的阶段，因此从网络机制去理解衰老是必要的，从现有的成果中筛选出有用的方法与技术，才能更好地服务于人类。

我们在应用淫羊藿总黄酮、淫羊藿苷抗衰老的系列研究发现淫羊藿可以延长人胚肺2BS细胞的传代，线虫、果蝇、小鼠的平均寿命［30－32］，进一步机制研究发现淫羊藿可以减缓细胞端粒的缩短、延缓内分泌衰老和抗氧化作用；具有改善免疫衰老、炎性衰老、脂代谢异常等作用［33－37］。淫羊藿的作用广泛，其抗衰老的机制也是多层次的，单一的靶点仍无法解释其广泛作用，分析可能是通过作用某一靶点，进而经衰老的网络机制而呈现广泛的作用；也可能是淫羊藿与多个靶点（不同组织或细胞）作用后，经综合反应后而表现出多方面的作用。此外研究者在人参皂苷的抗衰老研究中也发现类似的现象［38］，这充分表明，衰老存在广泛联系的网络机制。

由于衰老是多层次的，不同个体其机制可能存在差异，很难用单一指标进行评价，而局部机制的改善可通过网络而呈现整体抗衰老作用（比如寿命的延长），因此在临床实践中，一方面可从衰老的网络机制切入衰老的评价探讨，如开展自由基（SOD、MDA）、脂代谢（TC、TG、HDL、LDL）、内分泌（E2、T、GC、T3、T4、IGF）、免 疫（T 淋 巴 细胞凋 亡率）、炎症（超敏 CRP）、微量元素（Zn、Mn、Se、Cu）等系列指标检测，对不同生物个体的衰老状态进行评价，从中发现导致衰老的主要矛盾或机制，即发现衰老机制的关键点，进而有针对性地进行干预，阻止衰老网络机制中的恶性循环，避免盲目地使用抗氧化剂、激素、微量元素等进行干预。另一方面，可基于衰老的网络机制开展延缓衰老的研究和老年病防治。比如临床上很多老年人伴有高脂血症，使用他汀类降脂药疗效确切，但停药后血脂反弹迅速，他汀类药虽然能有效抑制羟甲戊二酰辅酶 A（HMG－CoA）还原酶，减少血脂的生成，但并未改善脂代谢异常或衰老的网络机制，结果血脂异常得不到有效改善。相反中药降脂疗效缓慢，但作用持久，这可能与中药多成分、多靶点，在一定程度上改善衰老的异常网络机制有关。笔者认为应将衰老机制的干预作为老年病防治的一项基本措施，比如老年冠心病的诊疗指南重视扩管、抗凝、调脂等治疗，却对深层次的免疫、炎症、自由基等衰老机制置之不理。而在笔者的临床实践中发现将老年病的治疗与衰老机制的干预相结合，疗效颇为满意。

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