衰老機(jī)制學(xué)說(shuō)概述
人類對(duì)衰老的探索研究,自古至今從未間斷,隨著年代的推移,人們對(duì)衰老機(jī)制的研究不斷深入,迅速發(fā)展,20世紀(jì)40年代的研究以病理形態(tài)學(xué)為主,50年代主要從生理、生化角度進(jìn)行研究,當(dāng)前對(duì)衰老機(jī)制的研究已深入到基因調(diào)控的水平,進(jìn)入了生態(tài)環(huán)境、機(jī)體、組織、細(xì)胞、分子和基因等全方位、多層次、多因素研究的新階段。
從目前來(lái)看對(duì)衰老機(jī)制的認(rèn)識(shí)各不相同,據(jù)統(tǒng)計(jì),迄今為止,有關(guān)衰老機(jī)制的學(xué)說(shuō)已有300多種,有人則認(rèn)為是有多少老年學(xué)家就有多少學(xué)說(shuō),各執(zhí)已見(jiàn),但歸納起來(lái),影響較為深遠(yuǎn)的學(xué)說(shuō)有以下幾種:
1.衰老的遺傳學(xué)說(shuō) 這種學(xué)說(shuō)認(rèn)為生物的衰老與遺傳因素密切相關(guān)。如果把人的機(jī)體比作一個(gè)國(guó)家,那么細(xì)胞就是這個(gè)國(guó)家的公民。一個(gè)成年人的全身約有一千多萬(wàn)億個(gè)細(xì)胞。細(xì)胞由細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核組成。其中細(xì)胞核是細(xì)胞的核心,如果用一種特殊染料將細(xì)胞染色,就可發(fā)現(xiàn)著色較深的核仁,還可看到一些網(wǎng)狀染色體,這就是所說(shuō)的染色質(zhì),它是由脫氧核糖核酸(DNA)和堿性蛋白質(zhì)組成的,其中DNA與遺傳有著密切的關(guān)系。一個(gè)嬰兒出世,就帶著他父母的遺傳基因。1974年艾博特等對(duì)九千多人的情況進(jìn)行了研究,結(jié)果證實(shí)了“父母長(zhǎng)壽的,子女也長(zhǎng)壽”。大量事實(shí)證明,人類及動(dòng)物的衰老和遺傳有密切關(guān)系。即使同是人類,因遺傳特點(diǎn)不同,衰老速度也不一樣。比如從世界各國(guó)平均壽命可以看出,女性的壽命一般比男性長(zhǎng)5~10歲,這是男女在遺傳上有所不同的緣故——男女染色體成分有區(qū)別。男和女的差別發(fā)生在第23對(duì)染色體上,其中女性第23對(duì)染色體都是X染色體,而男性的第23對(duì)染色體中一個(gè)大的是X染色體,另一個(gè)小的是Y染色體。Y染色體中所含遺傳成分很小。因此女性的遺傳物質(zhì)是十分完整的兩套,兩套染色體可以相互彌補(bǔ),就是說(shuō)一套染色體受到某種影響發(fā)生了損傷,可以由另一套提供相同的遺傳信息加以修復(fù),而男性卻只有一套是完整的,另一套是不完整的,若損傷發(fā)生在第23對(duì)染色體中的X染色體上,那就無(wú)法修復(fù)了。據(jù)認(rèn)為這便是男性壽命較短的根本原因,也是女性的免疫系統(tǒng)衰退較慢的原因。
2.生物鐘學(xué)說(shuō) 這種學(xué)說(shuō)認(rèn)為一切有生命的東西,都好像一個(gè)時(shí)鐘,它的壽命長(zhǎng)短是由預(yù)先的時(shí)刻表規(guī)定的。美國(guó)著名老年學(xué)學(xué)者海弗利克教授從20世紀(jì)60年代開(kāi)始研究細(xì)胞水平的衰老過(guò)程,他首先證明人體纖維細(xì)胞在體外培養(yǎng),只能分裂50代左右,以后就發(fā)生衰老死亡。這就說(shuō)明,衰老在機(jī)體內(nèi)類似一種“定時(shí)鐘”,即衰老過(guò)程是按一種既定程序逐漸推進(jìn)的,凡是生物都要經(jīng)歷這種類似的生命過(guò)程,只是不同的物種又各有其特定的生物鐘而已。目前,大多數(shù)學(xué)者都認(rèn)為,人類遺傳的全部奧秘就在細(xì)胞核中的一種叫DNA的化學(xué)物質(zhì)中,其中某一小段DNA分子就稱為“基因”,每種生物都有它安放在DNA的分子上的衰老基因,這個(gè)基因決定著生命活動(dòng)的全過(guò)程,猶如擬訂演出節(jié)目一樣,待一幕幕節(jié)目依次演完后,人生的戲劇便告結(jié)束了??傊镧妼W(xué)說(shuō)是在分子水平上說(shuō)明衰老原因的新學(xué)說(shuō),這種學(xué)說(shuō)認(rèn)為,衰老是在特定種屬生命周期中已安排好的一個(gè)時(shí)刻,特定的遺傳系統(tǒng)會(huì)激活退變過(guò)程。這些退行性變化有組織特異性,反映的是退變器官特有的分化程序。因此,這個(gè)學(xué)說(shuō)也被稱為“程序性衰老學(xué)說(shuō)”。
3.錯(cuò)誤成災(zāi)說(shuō) 這是從遺傳學(xué)角度并從分子水平說(shuō)明衰老原因的新學(xué)說(shuō)。機(jī)體衰老時(shí),對(duì)蛋白質(zhì)的合成能力明顯下降,合成蛋白質(zhì)的酶也發(fā)生誤差,從而導(dǎo)致DNA傳達(dá)與復(fù)制的能力下降或發(fā)生誤差,這些誤差的積累,引起了生物衰老。不但蛋白質(zhì)合成中會(huì)有差錯(cuò)累積,在DNA、RNA等遺傳物質(zhì)的復(fù)制過(guò)程中也會(huì)發(fā)生差錯(cuò),從而積累起錯(cuò)誤的遺傳信息。在年輕個(gè)體中,存在著功能正常的修復(fù)酶,能將DNA損傷修復(fù)。但是年老細(xì)胞修復(fù)酶的功能衰弱,錯(cuò)誤不能得到修正。導(dǎo)致錯(cuò)誤按指數(shù)增加,造成災(zāi)難,使細(xì)胞乃至個(gè)體衰老、死亡。如果機(jī)體完全缺乏修復(fù)系統(tǒng),那么只能生活很短一段時(shí)間就會(huì)死亡。
4.交聯(lián)學(xué)說(shuō) 這是從分子水平說(shuō)明衰老原因的學(xué)說(shuō)。1973年美國(guó)衰老研究會(huì)集中討論了這一問(wèn)題。交聯(lián)系指兩個(gè)以上反應(yīng)基因的物質(zhì)與蛋白之類作用時(shí),一個(gè)反應(yīng)基因與一個(gè)蛋白分子結(jié)合,其他反應(yīng)基因與別的蛋白分子結(jié)合,從而形成新的大分子。交聯(lián)學(xué)說(shuō)認(rèn)為,人體的細(xì)胞與組織中存在著大量的發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的成分,因而往往容易發(fā)生多種交聯(lián)反應(yīng)。交聯(lián)反應(yīng)是所有化學(xué)反應(yīng)中的一種。在體內(nèi)的生物化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中,只要發(fā)生了極小量的交聯(lián)干擾,就可以對(duì)機(jī)體產(chǎn)生嚴(yán)重的損傷作用。生物體內(nèi)大分子中發(fā)生異常的或過(guò)多的交聯(lián),可以引起生物體的衰老和死亡,這就是衰老機(jī)制交聯(lián)學(xué)說(shuō)的基本要點(diǎn)。
5.神經(jīng)內(nèi)分泌說(shuō) 內(nèi)分泌腺是調(diào)節(jié)衰老過(guò)程的主要場(chǎng)所,包括甲狀腺、甲狀旁腺、胰島、腎上腺、性腺和腦垂體等。它們?cè)谌梭w內(nèi)部有各自的據(jù)點(diǎn),小的不到1克,大的也不過(guò)30克,其所分泌的物質(zhì)——激素也微乎其微,然而它們的作用卻大得驚人。激素的分泌失常,均可造成機(jī)體內(nèi)穩(wěn)定狀態(tài)嚴(yán)重破壞,導(dǎo)致衰老。如性腺功能的減退是衰老的早期信號(hào)之一,長(zhǎng)壽人在高齡時(shí)還有生殖能力就是最好的說(shuō)明。美國(guó)哈佛大學(xué)老年學(xué)家登克拉提出,人腦子里的腦垂體會(huì)定期釋放一種能夠抑制或干擾人體利用甲狀腺素的激素,從而使細(xì)胞利用甲狀腺素的能力降低,一旦細(xì)胞不能利用甲狀腺素,就會(huì)逐漸衰老或死亡。
1889年,法國(guó)醫(yī)學(xué)界發(fā)生了一起轟動(dòng)一時(shí)的新聞:著名醫(yī)學(xué)家勃郎·塞夸宣布他將狗和豚鼠的睪丸提取液注射到自己的皮下,這位72歲高齡的老人,竟然感到體力和工作能力大增,宣布自己獲得了“返老還童”的效果。從此以后,注射睪丸提取液、人睪丸同種移植、結(jié)扎輸精管、猿猴睪丸移植等方法曾經(jīng)大為流行。這些方法有時(shí)確能帶來(lái)精神改善、體力增加、促進(jìn)食欲等短期效果,但沒(méi)有人因此而真正返老還童,所以很快就停止使用這些方法來(lái)抗衰老。
6.免疫衰老學(xué)說(shuō) 這種學(xué)說(shuō)是從細(xì)胞間、臟器、個(gè)體水平解釋衰老原因的學(xué)說(shuō)。沃爾弗德等人于1962年根據(jù)衰老過(guò)程中發(fā)生變異細(xì)胞能激發(fā)免疫反應(yīng)、又能使機(jī)體的實(shí)質(zhì)細(xì)胞發(fā)生損害的情況,提出了自身免疫學(xué)說(shuō),并以此解釋衰老。老年人多有的神經(jīng)痛、關(guān)節(jié)炎被認(rèn)為是免疫系統(tǒng)自身攻擊的結(jié)果。
在正常情況下,機(jī)體的免疫系統(tǒng)不會(huì)與自身的組織成分發(fā)生免疫反應(yīng),但機(jī)體在許多因素影響下,免疫系統(tǒng)把某些自身組織當(dāng)作抗原而發(fā)生免疫反應(yīng)的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象對(duì)正常機(jī)體內(nèi)的細(xì)胞、組織和器官產(chǎn)生許多有害的影響,使機(jī)體產(chǎn)生自身免疫性疾病,從而加速機(jī)體的衰老與死亡。
7.細(xì)胞凋亡學(xué)說(shuō) 該學(xué)說(shuō)認(rèn)為,細(xì)胞凋亡即程序化細(xì)胞死亡(programeol cell death,PCD),是一種重要的生理想像,是一種重要生理學(xué)現(xiàn)象,是一個(gè)主動(dòng)的、有控的、在調(diào)節(jié)機(jī)體細(xì)胞群數(shù)量上起和有絲分裂互補(bǔ)作用的過(guò)程,研究表明,細(xì)胞的衰老性死亡就是細(xì)胞凋亡,因此細(xì)胞凋亡與衰老密切相關(guān),研究也表明,體內(nèi)過(guò)量自由基的堆積與細(xì)胞凋亡率的上升有密切關(guān)系。
8.微循環(huán)學(xué)說(shuō) 在眾說(shuō)紛紜的衰老學(xué)說(shuō)中,衰老微循環(huán)學(xué)說(shuō)自成一體,并對(duì)其他學(xué)說(shuō)作出貫通的闡釋。該學(xué)說(shuō)認(rèn)為衰老是由多種因素決定的,其中作為供給細(xì)胞氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、清除廢物的微循環(huán)發(fā)生障礙是導(dǎo)致衰老的重要原因,這是一些學(xué)者對(duì)人體衰老機(jī)制的科學(xué)闡釋。
在研究中觀察到,隨著年齡的增長(zhǎng),微循環(huán)功能出現(xiàn)不同程度的異常,障礙程度逐漸加重,而長(zhǎng)壽老人的微循環(huán),相反仍保持正常的狀態(tài),這表明微循環(huán)的功能狀態(tài)與年齡密切相關(guān)。
研究還發(fā)現(xiàn),50~59歲的人群中,微循環(huán)功能異常者較多,且易導(dǎo)致各種疾病的發(fā)生,是“衰老的危險(xiǎn)年齡區(qū)間”。研究認(rèn)為,微循環(huán)障礙作為衰老象征的結(jié)果與標(biāo)志,同時(shí)在促進(jìn)器官、組織和整體衰老中起主要作用,因而提出“衰老與微循環(huán)學(xué)說(shuō)”。
打個(gè)比方,人的心臟猶如水泵一樣,是全身血液流動(dòng)的動(dòng)力源。分布周身的大小血管則像“長(zhǎng)江”、“運(yùn)河”,是輸送血液的通道,而微血管則相當(dāng)于灌溉的“渠道”,它數(shù)量多、分布面積大,遍及人體的每個(gè)角落,體內(nèi)通過(guò)它在進(jìn)行物質(zhì)交換。若微血管不通暢,就像溝通一塊塊秧田的“水渠”受阻,“秧苗”得不到足夠的營(yíng)養(yǎng)和水分就會(huì)枯死一樣,人體的細(xì)胞、組織乃至臟器,會(huì)因微循環(huán)功能的障礙而萎縮、損傷和導(dǎo)致功能減退,衰老和疾病也隨之產(chǎn)生。這樣我們就明白了微循環(huán)與衰老的關(guān)系:微循環(huán)功能障礙導(dǎo)致組織細(xì)胞缺血缺氧,代謝紊亂,進(jìn)而引起臟器功能低下,臟器間功能失調(diào)繼之出現(xiàn)人體內(nèi)環(huán)境失衡,形成惡性循環(huán),最終促使衰老和產(chǎn)生疾病。因此,微循環(huán)是生命的源泉,是長(zhǎng)壽的根本。
9.自由基學(xué)說(shuō) 這種學(xué)說(shuō)首先由哈曼于1956年提出。他認(rèn)為,人體在生命活動(dòng)過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生一些自由基,這些自由基與體內(nèi)的某些成分發(fā)生反應(yīng),對(duì)機(jī)體造成損害,引起人體衰老。1973年,坦珀?duì)栍种赋觯瑥纳嵌葘?duì)老化的現(xiàn)代解釋立足于自由基的產(chǎn)生,繼而引起自由基連鎖反應(yīng),導(dǎo)致膜損傷及生物分子交聯(lián)。其結(jié)果由于酶活性降低,核酸代謝誤差,膜功能障礙,脂褐素堆積而引起細(xì)胞的整合性下降,最終導(dǎo)致機(jī)體的衰老和死亡。
近年來(lái)的研究證明,自由基學(xué)說(shuō)在對(duì)生物衰老與某些疾病的發(fā)生和發(fā)展關(guān)系中占有重要位置,它是關(guān)于人類衰老機(jī)制現(xiàn)代理論中重要的一種。
自由基這個(gè)詞,從字面上看,是自由的化學(xué)集團(tuán),用化學(xué)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō),是指有未配對(duì)電子的原子、離子或化學(xué)基,它們一般都非?;顫姡嬖诘臅r(shí)間短暫,例如過(guò)氧化基及羥基。自由基對(duì)人體并不是絕對(duì)有害,只有當(dāng)自由基反應(yīng)異?;蚴Э夭艜?huì)引起組織的損害或機(jī)體的衰老。其主要危害,一是氧化人體內(nèi)大量的不飽和脂肪酸,使脂肪變性,形成過(guò)氧化脂質(zhì),并進(jìn)一步分解產(chǎn)生醛,而醛能交聯(lián)蛋白質(zhì)、脂類及核酸;二是引起核酸變性,影響它們傳遞信息的功能以及轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的特性,導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成能力下降,并產(chǎn)生合成差錯(cuò);三是引起蛋白質(zhì)的變性,導(dǎo)致某些異性蛋白的出現(xiàn),從而引起自身免疫反應(yīng);四是引起細(xì)胞外可溶成分的降解,如患風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎時(shí),白細(xì)胞進(jìn)入關(guān)節(jié)的滑液中,自由基使原來(lái)具有滑潤(rùn)作用的滑液中的粘多糖發(fā)生氧化降解,結(jié)果滑液失去滑潤(rùn)作用,對(duì)關(guān)節(jié)發(fā)生明顯的損害。
由上可知,自由基對(duì)人體有很多危害。但在正常生活環(huán)境下,其危害性僅僅表現(xiàn)為慢性的,這是因?yàn)槿梭w中有一些抗自由基的物質(zhì)在起緩解作用,像抗氧化劑和抗氧化酶類。維生素E就是一種抗氧化劑,它能抵抗不飽和脂肪酸被氧化成脂褐素。但隨著年齡的增長(zhǎng),體內(nèi)這種防御物質(zhì)的濃度下降,從而削弱了對(duì)自由基損害的防御能力,加速了生物的衰老變化。
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