衰老機理研究進(jìn)展
關(guān)鍵字：研究進(jìn)展
一、自由基與衰老
人們在40多年前（1956）年就開(kāi)始注意到自由基與機體衰老的關(guān)系了。但對其進(jìn)行比較深入的研究則是近些年的事情。
機體內絕大多數分子是由氫原子（H）和其它基因（以R表示）組成的，常�？梢园l(fā)生R與H的解離，形成各帶一個(gè)電子的“R”與“H”，稱(chēng)為自由基（freeradicals）。生物體內常見(jiàn)的自由基有：氧離子自由基（O—2）、羥自由基（OH）、過(guò)氧化羥基自由基（OH2）、氫自由基（H）、有機自由基（R）、烷氧基自由基（RO）、有機過(guò)氧自由基（ROO）、脂質(zhì)自由基（L）、氧化脂質(zhì)自由基（L—O）以及過(guò)氧化脂質(zhì)自由基（L—O—O）等。自由基性質(zhì)活潑，極不穩定，容易與其它物質(zhì)反應生成新的自由基，因而往往都有連鎖反應。自由基的連鎖反應一旦開(kāi)始，所產(chǎn)生的新的自由基就進(jìn)一步與基質(zhì)發(fā)生反應，從而導致基質(zhì)的大量消耗及多種自由基產(chǎn)物的生成。其中基中以O—2和OH等活性氧簇（reactiveoxygenspecies’ROS）最受人觸目。
O—2和OH是最活潑也最具危害性的自由基，它們可與其鄰近的任何生物分子反應。研究表明，許多物種O—2的產(chǎn)生速率與其衰老密切相關(guān)，那些OH和O—2產(chǎn)生速率低而OH和O—2清除機制完備的有機體存活時(shí)間明顯較長(cháng)（Poeggeler等，1993）。H2O2是極易產(chǎn)生OH的物質(zhì)，體外以紫外線(xiàn)（254nm）照射H2O2立即可產(chǎn)生OH，只是半衰期極短難以測定。利用二甲基吡啶氮氧化物（DMPO）可與OH反應生成穩定DMPO—OH加合物這一特性，可用順磁共振和高效液相色譜分析共同測定OH水平。
單線(xiàn)態(tài)氧（1O2）也是很活潑的自由基，它由三線(xiàn)態(tài)氧（3O2）被激發(fā)產(chǎn)生。1O2極易氧化還原生成O12自由基發(fā)揮損害作用。1O2本身也具有很大損害作用，光敏染料產(chǎn)生的1O2可引起小腦顆粒細胞的線(xiàn)粒體損傷和DNA鏈斷裂、肌酸激酶的活性抑制，導致神經(jīng)細胞的能量代謝障礙和死亡。某些老年性的動(dòng)物失調可能與此有關(guān)。
適量自由基對于抗局部感染等具有一定作用，但過(guò)量自由基則對于不飽和脂肪酸、蛋白質(zhì)分子、核酸分子、細胞外可溶性成分以及細胞膜等具有十分有害的破壞性作用。機體內從一開(kāi)始就時(shí)刻在產(chǎn)生著(zhù)自由基。但同時(shí)又具有有效的自由基清除系統，維持體內自由基的正常水平，但是，隨著(zhù)年齡的增長(cháng)，這種平衡會(huì )發(fā)生改變。
最近的研究表明，體內自由基的產(chǎn)生與腦神經(jīng)遞質(zhì)有關(guān)。興奮性神經(jīng)遞質(zhì)如谷氨酸的釋放可以打開(kāi)N—甲基—D—天冬氨酸（NMDA）受體伴隨的鈣離子通道，引起Ca2—內流，若體內谷氨酸濃度過(guò)高，Ca2—過(guò)度內流，則會(huì )觸發(fā)OH和O—2的過(guò)量產(chǎn)生，引起神經(jīng)損傷甚至死亡（Peruche等，1993）。
大量試驗資料已經(jīng)證明，各種感染，炎癥以及其它細胞因子如干擾素（IFN）等都可使體內腫瘤壞死因子（TNF）水平增高，而過(guò)量的TNF又使大量的吞噬細胞活化而加強吞噬作用，這可使吞噬細胞過(guò)量發(fā)生呼吸爆發(fā)（burst）而釋放過(guò)量自由基，使組織局部及血漿自由基水平過(guò)量提高而對機體產(chǎn)生大量自由基而使關(guān)節腔內潤滑液中具有潤滑作用的粘多糖發(fā)生氧化降解而失去潤滑作用，這是風(fēng)濕性關(guān)節炎發(fā)生的重要機制之一。又如過(guò)量自由基在血液中的堆積可使細胞嚴重受損，嚴重影響細胞變形能力（erythrocytediformability）使其變硬，加之其表面變粗糙使粘性增加，所以在通過(guò)毛細血管時(shí)易于被堵形成微栓塞（micro—plugs）（侯穎春等，1994；1995）。這可能是某些老年性心、腦血管疾病的重要發(fā)病機制之一。
體內產(chǎn)生的自由基極易侵害細胞脂中的不飽和脂肪酸，形成脂質(zhì)自由基，引起脂質(zhì)過(guò)氧化反應。細胞膜中由磷脂�；満湍懝檀冀M成的區域在細胞中極性最小，溶解有高濃度的氧，這更有利于脂質(zhì)過(guò)氧化反應的進(jìn)行。脂質(zhì)過(guò)氧化反應對生物膜內類(lèi)脂結構破壞性極大，反應中產(chǎn)生的自由基可以不加區別地與細胞中其它物質(zhì)如蛋白質(zhì)和核酸作用，造成酶、染色體DNA分子功能或結構的破壞。過(guò)氧化脂質(zhì)反應的產(chǎn)物丙二醛（MDA）又可通過(guò)蛋白質(zhì)一級氨基基團反應與蛋白質(zhì)交聯(lián)，造成細胞功能的破壞以至死亡。衰老相關(guān)疾病的發(fā)生及藥物、毒物引起的機體損傷與此機制密切相關(guān)�；谶@個(gè)原理，利用外源性毒物如百草枯、H2O2、Kainate、細菌脂多糖等造成自由基損傷的動(dòng)物模型，利用這些模型可進(jìn)行一系列自由基與衰老、疾病以及抗自由基藥物方面的研究。
自由基對蛋白質(zhì)的不利影響是其對人體危害的最重要方面，這可從兩個(gè)方面去理解：首先是自由基直接對蛋白質(zhì)的氧化破壞和引起的交聯(lián)變性，這是衰老形成的重要原因之一。對蛋白質(zhì)直接破壞的后果主要有：（1）可使酶蛋白失活成為另一種催化錯誤反應的酶；（2）出現某些具有異質(zhì)性的蛋白質(zhì)，從而引起自身免疫反應的靶子；（3）自由基可使結締組織結構蛋白發(fā)生廣泛交聯(lián)，使其理、化性質(zhì)發(fā)生改變，導致血液和組織間的交換減少，使其中的器官組織加速衰老退化。同時(shí)這些變性結締組織原有的功能也部分甚至全部喪失了。自由基對蛋白質(zhì)不利影響的第二個(gè)方面是對核酸的氧化和交聯(lián)，使DNA發(fā)生斷裂、突變以及對熱的穩定性發(fā)生改變等，從而嚴重影響了蛋白質(zhì)遺傳信息的正常轉錄、翻譯過(guò)程，使蛋白質(zhì)表達量降低甚至消失，或者產(chǎn)生突變蛋白質(zhì)。這種影響反映在酶蛋白和激素、免疫活性物質(zhì)等重要蛋白質(zhì)時(shí)其影響范圍就更大，后果就更嚴重。而蛋白質(zhì)合成減少是老年性記憶力減退、智力障礙以及肌肉萎縮等表現的重要原因之一�？傊杂苫鶎Φ鞍踪|(zhì)的影響涉及面很廣，后果嚴重而復雜，乃是自由基與衰老聯(lián)系的重要紐帶。
隨年齡的增長(cháng)，人體內自由基水平呈增長(cháng)趨勢，同時(shí)自由基清除機制卻呈退化趨勢，結果造成體內自由基大量積聚。所以自由基對機體健康的危害作用漸趨嚴重，引發(fā)了機體多種生理功能的障礙，促進(jìn)了多種老年疾�。ㄈ鐒�(dòng)脈粥樣硬化、心腦血管疾病、腦神經(jīng)細胞變性、糖尿病以及腫瘤等）的發(fā)生、發(fā)展，導致機體的衰老，直至死亡。
在整個(gè)衰老過(guò)程中，自由基引起大量的細胞衰老、死亡，近年來(lái)已有大量資料表明這些細胞的衰老、死亡許多屬于自由基引發(fā)的細胞凋亡（apoptosis）。
二、細胞凋亡與衰老
死亡是生命過(guò)程中的一個(gè)組成部分，機體死亡歸根結底是細胞的死亡，而細胞的死亡有兩種不同的方式，即壞死（necrosis）和凋亡。細胞凋亡即程序化細胞死亡（programedcelledath’PCD），它有別于細胞壞死，因為細胞凋亡是一種重要的生理學(xué)現象，它是一個(gè)主動(dòng)的、有控的、在調節機體細胞群數量上起和有絲分裂互補作用的過(guò)程。細胞的衰老性死亡就是細胞凋亡。不容置疑，細胞凋亡與衰老密切相關(guān)，它就是機體衰老過(guò)程中具體到細胞水平的體現。問(wèn)題是衰老過(guò)程中細胞凋亡是如何被啟動(dòng)和調控的？這才是亟待探討的課題。
許多研究資料已經(jīng)表明，體內過(guò)量自由基特別是ROS的堆積與細胞凋亡率的上升具有密切關(guān)系，這可能是自由基之所以與衰老的老年退行性疾病關(guān)系十分密切的主要機理。自由基特別是ROS主要多產(chǎn)于那些具有重要功能、高度活動(dòng)并有高耗氧量的組織細胞，如腦細胞、神經(jīng)細胞、心肌細胞以及具有內分泌功能的腺體細胞等，結果可使這些細胞局部的自由基水平遠高于其它組織細胞局部，使前文已述及的那些自由基對機體的有害作用機理特別是對核酸的蛋白質(zhì)的損傷機理高度啟動(dòng)，結果使這些組織細胞調亡率增高。ROS之所以在這些組織細胞局部堆積與ROS的下列產(chǎn)生機理有關(guān)：（1）這些組織高度活躍的需氧代謝使其線(xiàn)粒體呼吸鏈消耗氧的產(chǎn)物量很高；（2）過(guò)氧化物酶體產(chǎn)生大量過(guò)氧化氫產(chǎn)物；（3）激活的吞噬細胞“呼吸爆發(fā)”（burst）產(chǎn)生大量ROS；（4）細胞色素P450酶的誘導。
抗氧化劑的缺乏使ROS等自由基的水平更高，導致細胞內DNA、蛋白質(zhì)、脂膜等的損傷，誘導細胞凋亡。許多實(shí)驗發(fā)現多種細胞系暴露于低劑量H2O2（10—100μmol/L）時(shí)可發(fā)生細胞凋亡，有人以低于10μmol/L的H2O2處理胸腺細胞10分鐘即發(fā)生胸腺細胞的普遍凋亡，并隨H2O2劑量的增加其調亡率也明顯增加。
自由基也是許多生物活性物質(zhì)如細胞因子TNF、IFN、GM—CSF（粒細胞、巨噬細胞克隆刺激因子）以及IL（白細胞介素）等作用過(guò)程中引起細胞凋亡的介導物。
但是，過(guò)量自由基引起細胞凋亡的分子機理的諸多環(huán)節仍需研究。
除自由基外，各種其它病理性刺激都可激發(fā)細胞凋亡的啟動(dòng)，如輻射、有害物質(zhì)、DNA突變以及內環(huán)境的許多變化等等。但這些因素啟動(dòng)細胞凋亡的具體分子機制尚有待進(jìn)一步研究。
細胞凋亡時(shí)最突出的特征是細胞DNA的有控裂解，這種裂解是一種鈣鎂依賴(lài)性核酸內切酶被激活后對細胞DNA在核小體與核小體之間的不斷地切斷，結果產(chǎn)生若干大小不等的寡核苷酸片段，電泳時(shí)形成所謂的“梯形電泳譜帶群”。有許多研究資料顯示這種有控裂解程序的啟動(dòng)與“細胞凋亡相關(guān)基因”有關(guān)。
毫無(wú)疑問(wèn)，凋亡信號是通過(guò)一系列細胞信號傳導系統而被細胞接受的，它與細胞增殖信號交錯形成復雜的網(wǎng)絡(luò )，最終結局還需調節系統的調節。許多研究結果已經(jīng)表明，原癌基因c—myc和c—fos的表達對于細胞凋亡的啟動(dòng)可能是必需的。有研究結果顯示，c—myc的高表達可同時(shí)刺激細胞分裂和調亡，但向何種趨勢發(fā)展尚取決于是否存在其它關(guān)鍵性生長(cháng)刺激物，如果存在，c—myc即發(fā)揮原癌基因的作用而使細胞加速繁殖，反之，則啟動(dòng)細胞凋亡程序。作為調控系統的一員，細胞中也存在抑制凋亡的原癌基因如bcl—2’它只抑制細胞凋亡但不象c—myc和c—fos那樣可以刺激細胞增殖。研究發(fā)現bcl—2多位于細胞內氧自由基產(chǎn)生較多的位置如線(xiàn)粒體、內質(zhì)網(wǎng)和核膜等，這與細胞的抗氧化自我保護不無(wú)關(guān)系。已經(jīng)發(fā)現bcl—2抑制細胞凋亡可以是由于它編碼的26Kda蛋白，該蛋白可以強有力的抑制副射、激素、細胞因子以及抗體等對細胞凋亡的啟動(dòng)作用，這表明其可能阻止多種凋亡途徑中的某個(gè)共同環(huán)節。P53是研究相關(guān)多的一個(gè)腫瘤抑制基因，對P53的誘導表達可以提高細胞凋亡率（如腫瘤細胞凋亡率）�？傊�，以上基因在凋亡控制作用中起不同作用，其對機體利弊因場(chǎng)所和作用對象不同而異，但就正常體細胞的凋亡來(lái)講，它們和衰老與抗衰老緊密地聯(lián)系在一起，這些聯(lián)系的許多機制還需進(jìn)一步研究。
三、線(xiàn)粒體NDA突變與衰老及退行性疾病
人類(lèi)線(xiàn)粒體DNA（mtDNA）全長(cháng)16569bp，為一閉合環(huán)狀雙鏈（輕鏈和重鏈，都有編碼功能）超螺旋DNA，存在于線(xiàn)粒體基質(zhì)中。人體不同類(lèi)型細胞含線(xiàn)粒體數不同，有的含數百個(gè)甚至上千個(gè)，有的則不含線(xiàn)粒體如成熟紅細胞。每個(gè)線(xiàn)粒體中有2—10個(gè)mtDNA分子，mtDNA基因組含有編碼兩種rRNA（12S和16S）、22種tRNA及細胞氧化磷酸化有關(guān)的13條多肽鏈（細胞色素B和C、氧化酶I、Ⅱ、Ⅲ亞單位、ATP3亞單位6和8兩部分以及呼吸鏈NADH脫氫酶的7個(gè)亞單位即ND1—ND6以及ND4L）的原因。
MtDNA的內共生來(lái)源、胞體定位以及多拷貝等特點(diǎn)使其具有獨特的遺傳學(xué)特性；半自主自制、母系遺傳、數量遺傳性狀（即異質(zhì)體和閾值效應）。異質(zhì)體是指在一個(gè)細胞內同時(shí)存在正常的與突變的兩種mtDNA；閾值效應則指只有突變型mtDNA數目達到一定限度地，才足以引起器官或組織的功能異常，這一限度即為閾值。
與核DNA（nDAN）相比，mtDNA的特殊性有：（1）mtDNA裸露無(wú)組蛋白保護且缺乏有效的修復系統，因此其突變率遠高于nDNA（約為其10～100倍）并且在細胞內不斷積累；（2）mtDNA具有極其經(jīng)濟的基因排列，既無(wú)內含子又有部分區域基因重復使用，因此任何突變都可能成為造成重要功能缺陷的病理性突變，但由于其異質(zhì)性，突變型和正常型mtDNA拷貝數比值需達到一定閾值時(shí)才導致出現異常臨床癥狀、體征。
近年來(lái)，mtDNA突變相關(guān)疾病不斷地發(fā)現，但突變類(lèi)型大致可分為堿基替換突變和重組突變兩種。如果從突變的細胞系來(lái)看又可分為生殖細胞系突變和體細胞系突變。
1．生殖細胞系突變
mtDNA主要為母系遺傳，所以，這里的生殖細胞系突變主要指女性生殖細胞系突變，任何可能發(fā)生的mtDNA突變均可涉及人類(lèi)女性生殖細胞系，其中以堿基替換突變最為常見(jiàn)。
生殖細胞內mtDNA發(fā)生突變后出現下述過(guò)程：當生殖細胞內mtDNA發(fā)生突變時(shí)，可造成細胞內突變型與野生型mtDNA同時(shí)存在（即異質(zhì)體），隨后，突變型與野生型mtDNA通過(guò)減數分裂和有絲分裂隨機分布到子代細胞中，結果細胞中突變型與野生型mtDNA的比例發(fā)生隨機增減（稱(chēng)為遺傳漂變），最后，再分裂的子代細胞有朝著(zhù)全部為突變型或全部為野生型mtDNA（即同質(zhì)體）的方向發(fā)展的趨勢，這一過(guò)程稱(chēng)為“復制分離”。
隨著(zhù)復制分離和遺傳漂變的發(fā)生，一些mtDNA中“中性突變”（對機體無(wú)害也無(wú)益、選擇作用不明顯的突變）可以建立起同質(zhì)體而以一定頻率保留于人群中，形成mtDNA某些區段的多態(tài)性。與之相反，重度有害突變因復制分離造成的同質(zhì)體個(gè)體發(fā)病早，極易隨自然選擇而消除，很少成活下去，所以多數重度有害突變無(wú)法建立起同質(zhì)體，其發(fā)病者多為新出現的異質(zhì)體表型，介于上述二者之間的為輕度有害突變，它對繁殖后代影響不很?chē)乐�，可在人群中建立起低頻度多態(tài)性，但這些個(gè)體因具有氧化磷酸化（OSPHOS）能力的缺陷而過(guò)早發(fā)生退行性疾病。
近年來(lái)研究已經(jīng)發(fā)現某些疾病與mtDNA堿基替換突變有關(guān)。如Lerbe氏遺傳性視神經(jīng)�。↙erbe’shereditaryopticneuropathy）是mtDNA第11778位G轉為A面使NADH脫氫酶第四亞單位ND4的第340位精氨酸殘基被組氨酸殘基取代，還有多個(gè)位點(diǎn)的突變對本病的發(fā)生起作用。又如線(xiàn)粒體腦肌�。╩itochondrialmypathy’encephalopathy）伴高乳酸血癥（lcticacidosis）和卒中樣發(fā)作（stroke—likeepisodes）患者和成年型糖尿病伴耳聾患者，其mtDNA發(fā)生tRNALeu基因第3242位A→G替換突變。
2．體細胞系突變
體細胞系mtDNA突變與氧自由基損傷關(guān)系密切。呼吸鏈反應（呼吸爆發(fā)）是產(chǎn)生氧自由基的重要來(lái)源，線(xiàn)粒體正是這一過(guò)程的重要場(chǎng)所，而且mtDNA缺乏修復能力，所以，mtDNA很易被自由基損傷并不斷積累。年齡相關(guān)的體細胞mtDNa突變的積累與隨增齡而出現的OXPHOS能力下降密切相關(guān)。
體細胞系mtDNA突變即可能是堿基替換突變也可能是重組突變，重組突變又以片段缺失最為多見(jiàn)，缺失片段的長(cháng)度及占總mtDNA的量決定了其產(chǎn)生影響的大小。近年來(lái)發(fā)現的mtDNA缺失類(lèi)型已有十幾種，不同的缺失類(lèi)型有不同的組織特異性，其中骨骼肌、腦、心肌等是發(fā)生缺失較多的組織。有資料表明，mtDNA缺失突變引起的疾病常常是散發(fā)的，無(wú)家族史的，發(fā)病率隨年齡而增加，這從反面說(shuō)明了mtDNA缺失突變多為體細胞突變。
體細胞系mtDNA突變與生殖細胞系mtDNA突變所產(chǎn)生的生理效應相加，如被遺傳的有缺陷的mtDNA越少，則引起發(fā)病所需體細胞mtDNA的損傷就越多，由此引起有關(guān)的器官衰竭所要求的mtDNA損傷積累需要的時(shí)間也越長(cháng)；反之亦然。也就是說(shuō)，年齡相關(guān)的mtDNA突變的積累所致的分裂后組織的OXPHOS功能的漸進(jìn)性喪失會(huì )增加遺傳缺陷所造成的OXPHOS缺陷，這可能是造成某些線(xiàn)粒體疾病晚發(fā)病及漸進(jìn)性加重的原因之一。
�。ǘ﹎tDNA突變與衰老及與年齡相關(guān)的退行性疾病的關(guān)系
體細胞系mtDNA突變的積累與人類(lèi)組織器官（腦、心肌、骨骼肌、皮膚、肝、卵母細胞及精子等）衰老、機體衰老及許多老年性退行性疾病密切相關(guān)，Wallace等發(fā)現，40多歲的正常人的心臟及腦有5kb、7。4kb片段缺失，缺失頻率隨增齡而增加。許多資料證明，mtDNA突變隨增齡而積累，機體壽命與基礎代謝率呈反比而與氧自由基清除率呈正比。這均說(shuō)明隨增齡而OXPHOS功能的下降可能是mtDNA氧化損傷積累的結果。
1．MtDNA突變與老年心血管疾病
在心血管疾病方面，已經(jīng)發(fā)現擴張性心肌病和肥厚性心肌病均存在mtDNA的片段缺失和點(diǎn)突變，有的甚至可見(jiàn)多個(gè)片段缺失，缺失常位于A(yíng)TPase6和D環(huán)區的7。4kb片段缺失。研究提示mtDNA突變與衰老、心肌缺血、老年心衰及“老年心臟”等老年性心臟疾病的發(fā)生有關(guān)，主要是mtDNA的片段的缺失。衰老心肌中mtDNA的片段缺失和OXPHOS中酶活性下降可能導致自由基介導的脂類(lèi)過(guò)氧化反應加速，這可能是形成動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的原因之一。
2．MtDNA突變與老年中樞神經(jīng)系統的退行性改變及疾病
中樞神經(jīng)系統的退行性改變及疾病是老年人的常見(jiàn)疾病。研究資料提示Parkinson�。≒D）、Alzheimer�。ˋD）和Huntington�。℉D）是中樞神經(jīng)系統與OXPHOS缺陷關(guān)系最為密切的幾種退行性疾病，均有不同程度的mtDNA突變。
PD是一組以運動(dòng)失調為主的臨床綜合癥，其黑質(zhì)紋狀體內多巴胺神經(jīng)元變性是主要病理特征。研究發(fā)現PD患者腦細胞呼吸鏈復合物I活性下降，黑質(zhì)尤為明顯，其復合物I的mtDNA編碼亞單位減少�；颊適tDNA有5。0kb片段缺失，發(fā)生率約為對照組的10倍，而且，不論患者的腦組織還是肌組織其約粒體均存在異質(zhì)體，這提示當缺失型mtDNA數量超過(guò)一定閾值時(shí)才會(huì )發(fā)癥。AD是一類(lèi)以漸進(jìn)性癡呆和腦皮質(zhì)萎縮為主要特征的老年性疾病。許多研究曾集中于β—淀粉樣前體蛋白的基因突變與β—淀粉樣前體蛋白成份的異常，但這類(lèi)病例只占患者的很少一部分。目前的研究表明mtDNAT突變和OXPHOS缺陷可能是該病的一個(gè)重要原因。Parker等（1992）發(fā)現6例AD患者中5例存在復合物IV的OXPHOS缺陷。也有研究發(fā)現AD患者腦新皮質(zhì)勻漿中存在OXPHOS偶聯(lián)缺陷并有mtDNA點(diǎn)突變及缺失突變，因此，AD的發(fā)展在某種程度上與mtDNA突變及OXPHOS缺陷有關(guān)，其中包括觸小體的退行性變。
HD是以成年期發(fā)病的運動(dòng)失調和漸進(jìn)性癡呆為主要特征的常染色體顯性遺傳病，病理特點(diǎn)是基底神經(jīng)節的退行性變。在HD患者腦中發(fā)現豆狀而非皮質(zhì)中復合物IV的缺陷，血小板線(xiàn)粒體有復合物I的缺陷。HD表現一定的母系遺傳化傾向。這些資料表明，HD的發(fā)生、發(fā)展可能與mtDNA突變有關(guān)。
3．MtDNA突變與非胰島素依賴(lài)型糖尿病
非胰島素依賴(lài)型糖尿病是一種年齡相關(guān)性疾病，是老年人最常見(jiàn)的一種內分泌系疾病。本病也出現退行性疾病特征，其發(fā)病與線(xiàn)料體OXPHOS功能缺陷有密切關(guān)系。線(xiàn)粒體的OXPHOS在葡萄糖誘導胰島β細胞分泌胰島素過(guò)程中起重要作用。研究表明，成年期糖尿病患者存在mtDNA的異質(zhì)均有異質(zhì)體10。4kbmtDNA的片段缺失，缺失位于4389—14812位點(diǎn)之間，缺失部分包括L鏈起點(diǎn)（O2）和除rRNa、ND1部分cytb和相鄰的RNA外的所有mtDNA編碼基因。缺失后的mtDNA分子小因而具有自制優(yōu)勢，易于在細胞內聚積而使異質(zhì)體達到閾值效應。
由于編碼呼吸鏈的一些基因缺失，故OXPHOS功能逐漸下降，能量來(lái)源表現不足，胰島分泌能力下降，從而誘發(fā)糖尿病。一些非胰島素依賴(lài)型糖尿病患者表現為mtDNA的點(diǎn)突變。如mtDNA3243位A→G突變，不僅影響了tRNALeu的合成，還累及轉錄終止因子的結合，造成線(xiàn)粒體蛋白的合成不足，影響了ATP的生產(chǎn)，這一突變的母親遺傳傾向較大。
MtDNA突變的后果是十分嚴重的，不僅導致衰老并可引發(fā)多種疾病，盡管造成這些惡果的原因可能是多方面的。但是，由于mtDNA突變所致的呼吸鏈有關(guān)的酶類(lèi)出現異常以及OXPHOS功能異常是不可忽視的因素，因為mtDNA編碼的蛋白質(zhì)亞基都是ATP生產(chǎn)有關(guān)的，而線(xiàn)粒體在細胞能量供應及維持細胞正常代謝和功能方面是舉足輕重的，所以，不難理解其與機體衰老和退行性疾病的密切關(guān)系。
目前，對于mtDNA突變已經(jīng)可以用PCR、Southern雜交、電鏡等手段來(lái)有效地予以檢測，已經(jīng)提出一些可能的治療線(xiàn)粒體疾病的方法，如補充呼吸鏈中的輔助因子、增加可氧化基質(zhì)以及抗自由基損傷等，輔酶Q已經(jīng)用于某些老年性退行性疾病的治療，mtDNA基因的導入、含正常mtDNA基因型細胞的再增殖、導入以及融合等均有可能成為mtDNA突變性疾病的基因治療手段。
四、染色體端粒長(cháng)度與衰老
正常人細胞隨著(zhù)復制能力下降，其染色體終端即端粒（telomere）的長(cháng)度變短，端粒長(cháng)度受染色體端粒酶（telomerase）活力的調節，端粒酶以端粒RNA為模板合成端粒序列而使端粒延長(cháng)。
有人曾經(jīng)對人淋巴細胞的衰老性變化與其端粒長(cháng)度以及端粒酶活性的關(guān)系在各種體內體外環(huán)境及處理因素下做了觀(guān)測，發(fā)現端粒酶活力和端粒長(cháng)度的調節有可能是淋巴細胞增殖的控制因素，這已在人淋巴細胞的發(fā)育、分化、激活和衰老過(guò)程中被驗證。曾發(fā)現外周血CD+4T細胞的端粒長(cháng)度在體內隨著(zhù)衰老以及從靜息細胞到記憶細胞的分化過(guò)程而縮短，在體外則隨著(zhù)細胞的分裂而縮短，這些結果提示端粒長(cháng)度與淋巴細胞增殖過(guò)程以及記憶性增殖潛力相關(guān)。與之相反，體內實(shí)驗中扁桃體B細胞分化及生發(fā)中心形成過(guò)程中凋粒長(cháng)度卻是增加的。同時(shí)，也發(fā)現在體內T細胞發(fā)育和B細胞中端粒酶活性是被嚴格控制著(zhù)的；在胸腺細胞和生發(fā)中心B細胞內凋粒酶活力外于高水平，在靜止、成熟的外周血淋巴細胞的該酶活力處于較低水平。最后，靜息淋巴細胞保持著(zhù)在活化時(shí)上調端粒酶活性的能力，并且這種能力并不隨著(zhù)細胞的逐漸衰老而降低。雖然端粒酶對淋巴細胞的確切作用有待于進(jìn)一步闡明，但這種酶可能有助于避免T、B淋巴細胞終端的縮短，并因此在淋巴細胞的生長(cháng)、分化和激活過(guò)程中起重要作用。
已經(jīng)發(fā)現永生細胞以及惡性腫瘤等細胞隱匿有端粒酶活性，即在這些細胞其端粒長(cháng)度被維持，以維持這些細胞的超乎尋常的持續性增殖能力。
大量試驗資料表明，端粒酶活性的高低直接影響端粒長(cháng)度的增減，而端粒的長(cháng)短直接影響細胞內基因的表達，進(jìn)而影響到細胞的增殖和壽命。所以，未來(lái)進(jìn)一步探索衰老因素、長(cháng)壽因素對端粒長(cháng)度的影響，或者克隆人端�；虻妊芯空n題將對人體衰老與抗衰老具有十分重要的理論及實(shí)際意義。
五、免疫功能退化和衰老
在對衰老與抗衰老的研究中發(fā)現，免疫系統的功能狀態(tài)與衰老的發(fā)生和發(fā)展有著(zhù)十分密切的關(guān)系，而且，免疫系統本身也有衰老退化的問(wèn)題，而這種衰老退化在極大程度上表現為機體的衰老性改變。
老年人的免疫器官表現為明顯的退化，其中以胸腺的改變量為明顯。老年人胸腺的組織學(xué)特征主要表現在衰老的胸腺皮質(zhì)只剩下一些稀疏的淋巴細胞，其間雜以大量的充滿(mǎn)類(lèi)脂質(zhì)顆粒的巨噬細胞。在髓質(zhì)和皮質(zhì)中，均可見(jiàn)到大量的漿細胞和肥大細胞，大部分胸腺組織被結締組織和脂肪所代替。電鏡下觀(guān)察到胸腺皮質(zhì)變薄，胸腺細胞顯著(zhù)減少，髓質(zhì)上皮細胞碎裂成多個(gè)小巢，其間堆積著(zhù)大量的巨噬細胞、漿細胞、淋巴細胞和纖維母細胞。
動(dòng)物實(shí)驗發(fā)現，將老齡鼠的胸腺植入幼鼠體內，移植物可重新獲得生命力：但將幼齡鼠的胸腺植入到老齡鼠體內卻不能改變老齡鼠的低免疫反應狀態(tài)。又發(fā)現，老齡鼠的骨髓干細胞植入幼齡鼠體內后，宿主鼠的B細胞生成減少，其功能也較低下，但此時(shí)T細胞的功能卻十分活躍。以上資料充分表明，胸腺—骨髓—激素系統是決定機體免疫功能狀態(tài)的3個(gè)關(guān)鍵環(huán)節，而在衰老過(guò)程中起決定作用的是胸腺。
以免疫活性細胞來(lái)看，老年人體內重要免疫活性細胞如T細胞等的數量明顯少于年輕人，而且在免疫應答中的反應性明顯降低，但是，有些細胞如K細胞的數量卻隨年齡的增加而增加，其體外抗靶細胞的自發(fā)性細胞毒性也比年輕人為高，但其體內作用和意義如何卻需進(jìn)一步探索。T細胞是免疫活性細胞中最為重要的細胞群之一，老年人T細胞總數減少但其亞群的改變主要是TH/T5的增高，而另一重要細胞群――B細胞在人一生中數量變化不大，但其功能顯然受TH/T5變化的影響，巨噬細胞（Mф）的數量和功能隨年齡的變化不明顯，對于T、B細胞的輔助協(xié)同作用也無(wú)明顯變化，但是其識別和提呈抗原的能力卻隨年齡的增長(cháng)而有所下降。表—1給出老年人和年輕人外周血白細胞的變化。表—1；老年人與年輕人白細胞群比較
從體液免疫的角度來(lái)看，衰老時(shí)IgG和IgA水平一般是增高的，但這并不代表機體免疫功能的增強，恰恰相反，它們的升高在老年人常常是機體內免疫應答異常的表現。IgG和IgA水平升高的原因主要是Ts細胞功能下降和B細胞功能亢進(jìn)所致，IgM、IgD水平基本無(wú)變化。IgE水平在機體衰老時(shí)則明顯下降，各種特異性抗體水平也明顯下降（如抗鏈球菌溶血素抗體等）。但在老年人體內血清異型球蛋白（如M蛋白等）往往呈增多趨勢，可以引起一些“免疫增生疾病”或自身免疫性疾病。
Walford認為衰老是機體內輕度的組織不相容性反應這一自身免疫反應現象對機體組織破壞的結果。許多研究表明，與自身免疫有關(guān)的一些疾病均隨年齡的增長(cháng)其發(fā)病率呈增長(cháng)趨勢。目前已知老年人體內常見(jiàn)的增高的自身抗體有抗核抗體、抗DNA抗體、抗線(xiàn)粒體抗體、抗甲狀腺抗體以及類(lèi)風(fēng)濕因子等�？购丝贵w陽(yáng)性者的心血管疾病和腫瘤的死亡率明顯高于抗核抗體陰性者。近年來(lái)的研究證明，人類(lèi)HLA抗原與某些疾病和衰老有密切關(guān)系。HLA基因是人類(lèi)第六對染色體上控制組織相容性抗原的基因，它依次由A、B、C、D及Dr共5個(gè)位點(diǎn)組成，每個(gè)位點(diǎn)上又有許多等位基因。目前已知HLA—A1、HLA—B8、HLA—Dw3與衰老和自身免疫性疾病有關(guān)。HLA—B27與強直性脊椎炎、HLA—Dw3與系統性紅斑狼瘡和青年型糖尿病都有一定的關(guān)系。上述發(fā)現把衰老的免疫學(xué)機制和基因的分子遺傳學(xué)聯(lián)系了起來(lái)。
由于免疫功能的退化與衰老的密切關(guān)系已經(jīng)被廣大學(xué)者所公認，所以，隨之出現了許多從免疫學(xué)角度抗衰老的方法：如有人認為控制飲食可以使免疫系統較長(cháng)時(shí)間保持“青春化”而具有抗衰老作用：適應使用免疫抑制劑如硫唑嘌呤（Imuran）以及抗特異性B細胞制劑等治療自身免疫性疾病兼具明顯抗衰老作用；使用多核苷酸、2—巰基乙醇、多陰離子（polyanions）、維生素E以及胸腺素等，可以明顯提高非特異性免疫功能、T細胞依賴(lài)體液免疫應答功能以及T細胞介導的細胞免疫應答功能而呈抗衰老作用；補充青壯年免疫活細胞到老年人體內可以延緩免疫功能的衰退，但需注意解決移植特抗宿主反應以及宿主抗移植反應、移植物必須在宿主體內維持較長(cháng)時(shí)間以及其它有關(guān)問(wèn)題。為避免異體移植的諸多棘手問(wèn)題，有些學(xué)者提出使用自身免疫活性細胞設想，即在年輕時(shí)將自體免疫活性細胞取出超低溫保存十年或數十年后再植入體內。動(dòng)物實(shí)驗已經(jīng)證明動(dòng)物免疫活性細胞可以在超低溫條件下保存比動(dòng)物壽命長(cháng)得多的時(shí)間而保持免疫活性功能。同樣，移植胸腺組織也可能具有明顯的抗免疫衰老作用。
六、結語(yǔ)
關(guān)于衰老機理的研究現在仍然是非�；钴S的領(lǐng)域，并將受到越來(lái)越足夠的重視，因為它對于延緩衰老，實(shí)驗老年醫學(xué)研究的目的即防止人類(lèi)早衰，保持人體健康長(cháng)壽是極為重要的。
但是，人類(lèi)衰老的原因是多方面的，衰老的機理也是極為復雜的。到目前為止，有關(guān)衰老的機理的理論提出了很多，都有其一定的實(shí)驗基礎，但都是從一個(gè)側面來(lái)解釋衰老這一復雜現象，都有其局限性，還沒(méi)有哪個(gè)理論可以全面地解釋衰老的全過(guò)程。
根據目前的情況來(lái)看，人體衰老過(guò)程是人體內部環(huán)境各因素間、人體與外環(huán)境各因素間在生命活動(dòng)的過(guò)程中不斷相互作用、相互影響的綜合性結果，其誘因是多種多樣的，其作用機理也是多重性的。所以，衰老可能是多因素、多機理綜合作用的結果。這就要求我們整體看待、分析衰老機理這一復雜問(wèn)題時(shí)應采取全面的、多視角的做法，切忌企圖以某一個(gè)角度、某一實(shí)驗結果來(lái)解釋大范圍的衰老現象；而在衰老機理的科學(xué)研究過(guò)程中，則應從某些具體的現象環(huán)節作起，對其結果的解釋也應持慎重的態(tài)度。
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