衰老的本质 07/06

1.衰老,快与慢

人人都想抵抗衰老,但是你不得不承认衰老是一个客观规律。咱们看看下面这张图 

图中说的是美国不同年龄死于各种疾病的人数。五十岁以前的人几乎没什么病,一过五十岁各种病都来了。老人得病并不是因为运气不好,也不是因为做错了什么事儿,根本原因就是老了。衰老是个系统性的过程,全身的各个器官都在变老。你不服不行。

可是我们观察世界上的人,总有些人老得比一般人慢。那就算一定要变老,我们能不能老得慢一点呢?以前主流的答案,是这主要是遗传基因决定的。比如杨振宁先生就经常跟记者说,他家的基因好所以他身体特别好。我们看杨振宁先生82岁还能跟翁帆女士结婚,今年已经90多岁了,还很健康,也许等翁帆老了杨振宁还活着。所以基因好没办法,确实厉害。但另一方面,环境肯定也有作用。人身上任何一个功能的表达都不是基因单独决定的 —— 基因仅仅是提供子弹,这个子弹能不能打出去还是由环境决定的。生活方式肯定有用吧?中国有个传说,春秋时代伍子胥因为被人追杀,世界观和人生观发生巨变,竟然一夜之间白了头。这个故事很夸张,可是我们经常观察到,很多人在生活压力之下,在人生中某一段时间就是会加速衰老。既然不好的生活能让人加速衰老,那似乎就应该有什么“好的”生活能让人减缓衰老。对此民间有很多经验和说法,有人说锻炼使人年轻,有人说心态好使人年轻,有人说吃补药使人年轻 —— 这些说法都没有科学根据。

想要真正理解衰老,我们需要分子生物学。人之所以变老,是因为身上的某些 细胞不再更新了。 


2.端粒的效应

有个著名的哲学典故,说从前有一条船,你每天换一个零部件,直到把船的所有部分都替换成新的 —— 那请问,这条船还是原来的船吗?人体差不多就是这条船。我们身体的各个地方都有细胞在不断地被更新替换,表面看来人还是这个人,但是细胞都已经换过好多遍。等于说每隔一段时间,我们几乎就是一个新人。如果能这么一直保持更新,你就不会老。

细胞是通过分裂更新的。问题就在于,有些细胞只能分裂这么多次。一定次数之后,这个细胞就不再更新了,它会失去作用,它对应的组织就会衰老,人就老了。那为什么会有这个分裂次数的限制呢?原理就在于“端粒”。

咱们先复习一下最简单的中学生物知识。人体的每个细胞里有23对染色体。染色体包含一个人的完整遗传信息,它是由 DNA 和蛋白质组成。DNA 代表遗传信息编码,是碱基对组成的双螺旋结构。所谓基因,就是染色体上一段一段的 DNA 序列。我们还知道,DNA 的碱基一共有四种,分别是 A、T、C、G,其中 A 总是和 T 配对,C 总是和 G 配对。“端粒”,就是染色体末端的 DNA 序列。端粒上的 DNA 不参与编码,序列固定不变,一条链总是 TTAGGG 循环,配对的另一条链总是 AATCCC 循环

如果这个图像不太好理解,你可以把染色体想象成一根鞋带,而端粒就是鞋带的塑料头儿,把鞋带给包起来,科学家以前就知道端粒的存在,但真正确定端粒结构,正是这本书的第一作者布莱克本在1975年的发现。到1980年代的时候,还是布莱克本参与研究,发现端粒在细胞分裂过程中,起到了保护 DNA 序列的作用。每一次细胞分裂都要复制染色体。每次复制染色体的时候,端粒内侧的 DNA 是全面复制,但是端粒那一段的 DNA,每次都会少一点。这就是说细胞每分裂一次,端粒就要变短一点。等到端粒短到一定程度之后,它对染色体的保护作用就没有了,染色体就不能正常复制,细胞就不能分裂了。 

如此说来,人变老的本质原因是 端粒变短了。一个典型的人,刚出生时候的端粒长度是一万个碱基对,到35岁的时候就剩下7500个,到60岁就剩下4800个。

每个人的端粒变短速度不一样,所以每个人衰老的速度不一样。很多研究证实了这个判断。下面这张图就是端粒长短和各种疾病死亡率之间的关系

(横坐标是端粒长度,10为最长;纵坐标是各种疾病导致的死亡人数)

我们能看出来,端粒越短,人就越容易患病而死。还有一个研究,选取一些人做了端粒长短的测试,把这个测试结果保留,然后看这些人在未来三年身体会怎样。结果很明显,当年端粒越短的人,三年之内得病的就越多。类似的研究还有很多很多。如此说来,看一个人老不老不能看出生年龄,得看他端粒的长短。现在有更进一步研究发现,端粒长度 影响你皮肤的老化程度、有多少白头发、心肺功能、骨头情况,而且还影响你的认知能力。包括阿兹海默综合征(也就是我们常说的老年痴呆症),都可能端粒变短导致的。

为什么有些老人长寿?因为他们的端粒长。咱们再看一张图,这是不同年龄的人,端粒的长度。

这张图是对多个人统计的平均结果。从出生开始,年龄越大的人端粒就越短。75岁的人平均端粒长度达到最短,这也是死亡率最高的年龄。但有意思的是,为什么过了75岁以后,反而是年龄越大的人端粒越长呢?这就是“幸存者偏误”!是只有端粒足够长的人,才能活过75岁。可能是基因好,也可能是别的原因,长寿老人的端粒特别长。

有个13岁的小女孩,满头白发,步履蹒跚,各项生理机能都退化了。结果一查,一个特殊基因导致的端粒失调。她的身份证年龄很小,但她已经是一个老人。

所以这一切都在于端粒。细胞分裂一次,端粒就缩短一点端粒决定了我们的宿命


不过布莱克本有个好消息 —— 端粒其实是可以再次变长的。 

3.端粒酶

这一次又是布莱克本!1984年,布莱克本偶然在实验室发现,端粒有时候不但没缩短,反而还变长了一点。布莱克本赶紧寻找端粒增长的机制,很快她的一个学生就分离出来一种酶 — 他们把它命名为“端粒酶”。

人体中本来就有端粒酶端粒可以通过端粒酶复制 DNA,从而减缓变短,甚至实现增长。下面这张图就表现了在端粒酶供应充分和端粒酶供应不足的情况下,每一次细胞分裂之后,端粒的长短变化。 

(左边,端粒酶供应充分;右边,端粒酶供应不足)

只要有充足的端粒酶,细胞就能一直分裂下去!问题就在于,人体中端粒酶的活性经常不足。那你可能马上就想到一个问题 —— 我如果吃点什么能加强端粒酶的药,不就逆转衰老了吗?

这样的药的确存在,而且现在有卖的,但是布莱克本警告说,你不应该吃这个药。端粒酶如果过多,某些原本不该继续分裂的细胞也会继续分裂 —— 癌症就是这么来的。端粒酶不足,人会变老;端粒酶过多,人会得癌症。事实上有人正在研究怎么用控制端粒酶的方法治疗癌症。只有靠人体 自身机能生产端粒酶,才能刚好控制在危险线以下,不导致癌症


我们再回到刚开始的问题。现在这个问题变成了:到底什么东西影响了人体自身的端粒酶?为什么有些人的端粒就这么长呢? 

4.一个希望

埃佩尔,本来就是一个从事心理压力研究的学者。她在研究中注意到一个现象,那些长期照顾家里生病的孩子的妈妈们,看上去都老得特别快。看来似乎是生活压力导致了变老。埃佩尔听说了布莱克本关于端粒的研究,她联系布莱克本,说你能不能测量一下这些妈妈们的端粒长度。布莱克本这时候正好在想办法研究有什么外界因素能影响端粒长度,两人一拍即合。她们找到很多长期照顾患病孩子的妈妈,做了端粒测量,然后她们发现三个事实。

第一,总体来说,一个母亲照顾孩子的时间越长,她的端粒长度就越短。可是也有一些母亲,照顾孩子时间很长,但是端粒似乎也没有缩短太多。这是怎么回事呢?关键在于你“感觉到”自己承担了多大的生活压力。

第二个,那些感受自己照顾孩子的压力特别大 的母亲们端粒是最短的。

第三,这些感受到压力最大 的母亲,她们的端粒酶的活性也是最差的。

的确是生存压力让她们老得这么快。这就解释了我们前面说的“伍子胥问题”,为什么有人会加速衰老。 



总结:

衰老是因为细胞 不再分裂更新了;

细胞之所以停止分裂,是因为受到端粒长短的限制 —— 每分裂一次,端粒就会缩短一点

端粒酶的存在甚至有可能让端粒延长!但是人体的端粒酶的活性会变差,会不够用。

感受到生活的压力,会恶化端粒酶,加剧端粒变短,从而加剧衰老

为什么有的人老得快,有的人老得慢?基因之外,最重要的原因可能就是生活压力。压力会破坏大脑中的多巴胺 D2 受体,从而让人更容易对毒品和食物上瘾。现在我们又知道能让人变老。

可是人生难免都有压力!这个苦你不吃也得吃。

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