机体衰老时体内指标变化

赵燕燕 刘新霞 陈春生 田芳露 崔彦龙 仇 鹏

(河北大学医学实验中心,河北 保定 071000)

衰老是机体在退化时期组织器官生理功能下降及生理功能紊乱的综合表现,是机体固有的、复杂的、不可逆的过程。在研究中发现,机体衰老时不仅外表发生变化,体内亦发生了许多生化和组织学的变化,本文就衰老时机体体内发生的这些变化进行综述,为抗衰老的研究提供临床资料。

1 免疫系统变化与衰老

免疫系统是机体重要的防护系统,由免疫器官,免疫细胞和免疫因子等组成,对于抵御外界病原菌侵害,维护体内器官和组织正常功能有重要作用。机体免疫功能和衰老之间存在着密切的联系,衰老的免疫学理论认为免疫功能的衰退是造成机体衰老的重要因素。随着衰老的进程,机体免疫系统功能降低,免疫器官,免疫细胞和免疫因子等发生了许多变化,通过改善免疫系统功能则可以延缓衰老的进程。

实验研究显示〔1,2〕,衰老小鼠胸腺和脾脏的重量减轻,胸腺指数降低、胸腺细胞凋亡增高;T淋巴细胞增殖率降低,淋巴细胞转换率降低,外周血白细胞数量减少,抗体分泌量减少;细胞白介素-2(IL-2)、血清胸腺因子(IFN-γ)、肿瘤坏死因子(TNF)的 3种 T辅助细胞-1(TH 1)型细胞因子的活性降低,腹腔巨噬细胞的吞噬作用降低,自然杀伤(NK)细胞杀伤活性亦降低。通过升高小鼠胸腺指数,降低血清中抑制性 T淋巴(CD8+)细胞数量,升高辅助性 T淋巴细胞 CD4+/CD8+的比值,降低细胞IL-6、IL-8的含量可延缓衰老的进程〔4〕。

2 脑内神经递质和氨基酸含量变化与衰老

脑内的一些神经递质及氨基酸的含量对机体发育和功能的维持至关重要,在参与身体组织老化及寿命的调节方面有着重要作用。随着年龄的增长,下丘脑各核团的神经元呈现不同程度的丢失,其递质含量也有不同程度的改变,从而导致内分泌功能不足,加速机体衰老。实验表明通过改变脑内神经递质和氨基酸的含量,可以延缓衰老的进程〔4〕。

衰老小鼠脑内的单胺类神经递质去甲肾上腺素(NE)、多巴胺(DA)、5-羟吲哚乙酸(5-HIAA)含量下降,5-羟色胺(5-HT)含量升高。通过提高脑内的 NE、DA、5-HIAA含量和降低 5-HT含量,可以延缓衰老的进程〔5,6〕。此外,研究发现老年大鼠海马区内谷氨酸(Glu)含量明显升高;杏仁核天冬氨酸(Asp)、Glu、甘氨酸(Gly)、γ-氨基丁酸(GABA)含量均明显升高,而海马Asp、Gly、GABA含量有增高趋势,但无显著性差异〔7〕。

3 脑内海马区的结构和功能变化与衰老

海马结构在空间辨识和学习记忆方面起重要的作用,衰老后学习记忆能力的下降与海马区组织形态结构和功能的改变有密切的联系。海马区内中枢神经元的存活和正常功能的维持有赖于神经营养素的营养,神经营养素主要包括脑源性神经营养因子(BDNF)、神经生长因子(NGF)、神经营养因子(NT)-3、NT-4等,其中 BDNF是维持神经功能,结构完整性和突触可塑性的重要的内源性蛋白质〔8〕。

研究发现〔9〕,衰老大鼠海马 CA1区神经元细胞膜不完整,核膜皱褶内陷且不完整,胞浆溶解出现空泡化,核固缩,染色质群集及异染色质边集。粗面内质网排列紊乱,肿胀,脱颗粒,线粒体出现空泡,嵴断裂、肿胀,嵴间隙扩张或内隙扩大,基质密度明显下降,高尔基体成熟面大泡明显增多,腔扩张,膜界限模糊,某些部位的膜形成宽致密线。出现脂褐素,且数量多,体积较大,外形不规则。此外,衰老大鼠脑组织和海马 CA1、CA3区神经元中 BDNF含量发生了明显的改变,特别是CA3区BDNF表达严重下调〔9〕;通过提高老年鼠脑组织内 BDNF的含量可以改善衰老大鼠的学习记忆能力,延缓衰老的进程。

4 甲状腺激素(TH)与衰老

TH与人体生长、发育、能量代谢关系密切,研究发现〔11〕人的衰老可导致血清 TH浓度的变化,与年轻人相比仍显示明显的降低。另有研究发现〔12〕,老年人血清中游离三碘甲状腺原氨酸(FT3)、游离甲状腺素(FT4)、总三碘甲状腺原氨酸(T3)、总甲状腺素(T4)和与衰老密切相关的胰岛素样生长因子-1(IGF-1)、脱氢表雄酮(DHEA)的水平明显降低,而服用甲状腺片 6个月治疗后,老年人血清中 T3、T4、FT3、FT4、IGF-1、DHEA的水平升高,衰老的症状得到明显的改善。

金国琴等〔13〕研究发现,与青年组相比较,老年组大鼠血清3′、5′-三碘甲腺原氨酸(r-T3)水平显著升高,血清促甲状腺释放激素(TRH)、促甲状腺激素(TSH)呈代偿性增高,下丘脑TRH明显下降,而通过改善这些指标则可以延缓衰老的进程。

5 自由基、抗过氧化物酶系统与衰老

在众多的有关衰老机制的理论中,自由基(ROS)理论被广为接受。该理论认为体内具有一整套产生和清除 ROS的平衡体系,机体的衰老是由于受到内、外环境的影响以及机体抗氧化酶〔其中最重要的包括超氧化物歧化酶(SOD),谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px),过氧化氢酶(CAT)等〕的活性不断下降使体内 ROS物质过剩的结果〔14〕。

研究发现〔15,16〕,老年小鼠红细胞产生 GSH-Px、SOD、CAT的能力明显的降低,致使肝脏和脑组织中脂质过氧化物(LPO)、脂褐素的产生增加显著,B型单胺氧化酶(MAO B)活性增高,而通过提高 GSH-Px、SOD、CAT的水平,降低小鼠肝、脑中 MAOB的活性,可以降低肝脏和脑组织中LPO的含量、抑制脂褐素的生成,从而延缓衰老的进程。

6 端粒酶活性变化与衰老

端粒是真核细胞染色体末端的一种特殊结构,由端粒 DNA和端粒蛋白质组成,它参与DNA复制,对维持染色体的稳定和功能有重要作用。端粒酶是由端粒酶 RNA和蛋白质组成的核糖核蛋白酶,以自身为模板,通过逆转录合成端粒。衰老的端粒学说认为细胞衰老是由于随着细胞的有丝分裂,端粒长度缩短、端粒酶的活性降低致染色体末端端粒缺失所致〔17〕。

在小鼠的生命过程中,脑组织和肺脏组织在胚胎时期端粒酶活性较高,出生后端粒酶的活性很快下降;而脾和胸腺组织中端粒酶的活性胚胎期水平较低,在出生后开始增长,4～7 w上升到其最高点,然后随着年龄的增长逐渐降低;肝脏组织则在出生后端粒酶活性表现一直比较稳定〔18〕。李梅凤〔19〕等研究表明,衰老模型小鼠脑组织和性腺组织中端粒酶的活性下降,而通过增强衰老模型组小鼠脑和性腺组织端粒酶的活性可以延缓衰老的进程。

端粒在细胞的分裂中可以保持基因组和细胞核功能的完整性、染色体的稳定性,分裂时正确的碱基配对及端粒的长度是限制细胞无限制分裂的机制之一,端粒缩短可引起基因组的不稳定而使细胞表现肿瘤基因显性从而导致机体组织肿瘤的发生〔20〕,衰老时端粒长度的缩短而使老年人获得肿瘤的几率增大;此外,端粒长度的缩短与心脏病的发生也有关,在参与调查的老年人中,心脏病患者的端粒长度较正常者变短〔21〕。

7 一氧化氮(NO)变化与衰老

自 80年代发现血管内皮舒张因子的本质是 NO以来,NO逐渐成为生物医学界研究的热点。NO由NO合酶(NOS)催化L-精氨酸所产生〔22〕,在体内参与调节中枢神经系统、呼吸系统、消化系统、心血管系统、内分泌系统、生殖系统功能及介导免疫应答等诸多生理过程,是体内重要的信使分子和神经递质〔23〕。NOS是NO生物合成的关键酶,在机体各组织细胞普遍存在。研究发现,与青年组比较,衰老组中枢神经系统、呼吸系统、心血管系统、内分泌系统、生殖系统组织中 NO含量和 NOS活性降低,而通过提高组织中NO含量和 NOS的活性可以延缓衰老的进程〔24～26〕。

总之,衰老是生命现象的一个复杂的过程,衰老时机体内更多的变化及其机制需要在今后的研究中去探索和发现。

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