人体的寿命时钟

李刚

美国科学家伊丽莎白·布莱克本、卡罗尔·格雷德和杰克·绍斯塔克凭借研究细胞老化的重大问题，获得了2009年诺贝尔生理学和医学奖。他们发现，在细胞分裂时，染色体如何完整地自我复制以及染色体如何受到保护免于退化。这一研究向我们展示了抗衰老、抗癌的新途径——即依靠存在于染色体末端的端粒体和形成端粒的酶(端粒酶)。

一、端粒体和端粒酶影响细胞生命活动

1遗传基因的载体——染色体

在生物的细胞核中，有一种易被碱性染料染色的线状物质，故得名为染色体。染色体是由遗传基因双螺旋的DNA链形成的，只有在细胞分裂的时候，DNA才会“浓缩”拧在一起，形成双螺旋的DNA链形结构，而这两条螺旋形的DNA链在细胞分裂的过程中，分别进入两个不同的细胞核里面，进行复制、分裂，周而复始，连绵不断。

正常人的细胞有23对染色体，它们对人类生命具有重要意义，例如：决定男女性别的就是其中一对染色体。

2端粒体和端粒酶

(1)端粒体

端粒体位于染色体的两端。它具有稳定染色体末端结构，防止染色体间末端连接的功能。有关专家形象地把端粒比喻成鞋带两头的塑料套子，有了它，鞋带头就不会被磨损。

端粒体不仅与染色体的稳定性密切相关，而且还涉及细胞的寿命、衰老与死亡等。简而言之，随着年龄的增长，端粒体逐渐受到“磨损”而变短，细胞就发生老化，它越来越短，直到最后短到无法分裂，生命就结束了。

(2)端粒酶

端粒酶是端粒体复制所必需的一种特殊的DNA聚合酶，它在正常人体细胞中没有活性。端粒酶具有延长端粒体，使端粒体的长度及结构得到稳定的功能。在一般情况下，儿童的端粒酶活性很高，成人细胞内的大部分端粒酶都在沉睡中待命(酶的活性处于抑制状态)，只有当端粒体受到损伤的时候，端粒酶才被激活，它将端粒体修复好之后，继续沉睡(又处于抑制状态)；当端粒酶的活性减弱的时候，端粒体就会加速变短。端粒体太短会造成细胞的凋亡，同时引起染色体的不稳定，染色体不稳定而失去保护，容易受损造成基因突变，就变成了癌细胞。端粒酶活性低是不好的，但临床发现，90％以上的恶性癌细胞内的端粒酶活性都过高，较高的端粒酶活性会使癌细胞分裂无限生长，四处转移。因此，端粒酶的活性过高同样也不好，关鍵是端粒体的功能正常，才能稳定染色体，使它免受损害，不引起细胞基因突变。

研究发现，端粒酶不仅影响端粒体的长短，还与细胞的分化密切相关。端粒体和端粒酶影响着细胞的一些最基本的生命活动，包括分裂复制、凋亡以及分化，因此理解它们的机制，才能更好地开展疾病的预防和治疗。

二、端粒体是人体的寿命时钟

1细胞的分裂造成端粒的磨损

细胞分裂是一个奇妙的过程，为了保持遗传信息不变，每次分裂前染色体都要被复制，因复制过程的进行，人体才能从微小的受精卵长成成人，机体的伤口才可能愈合，新老细胞才能更换和新陈代谢，这就是人慢慢长大的过程。但人的生长不可能永无休止进行下去，每一种细胞都有一定的寿命，它们在分裂到一定代数后，就会停止分裂，趋于死亡。

细胞之所以停止分裂，与端粒体的磨损有关。科学家对患有早衰综合征的儿童的细胞进行体外培养后发现，其端粒体长度与正常人相比，明显变短，这与细胞的复制能力降低相关；对唐氏综合征患者外周血淋巴细胞的检测发现，端粒体的磨损程度是同龄正常人的3倍以上。

因此，当人类从胎儿到老人，在外观和器官老化的同时，控制生命长短的端粒体也在不断地耗损，最终引起生命的死亡。所以端粒体是人体的寿命时钟。

2端粒与衰老和癌症的关系

端粒体的顶端是动态结构，正常细胞的端粒体随衰老而缩短，细胞分裂时都会失去一部分端粒体片段，随着年龄的增长，经过细胞分裂的端粒体长度显著缩短。端粒体的长度决定细胞的寿命，随着细胞不断分裂，端粒的长度越来越短，当达到一个临界长度，细胞染色体即失去稳定性，此时阻止细胞进一步分裂的信号便发出，端粒酶不再具有活性，细胞也就丧失了无限增殖的能力而发生凋亡。所以，端粒体的长度决定细胞的寿命。

但有少数细胞不死，获得永生，此时端粒体虽短，但端粒酶却处于激活状态，它发挥合成端粒体的功能，补充正常的端粒体丢失。但是它仍达不到临界长度，此时这些细胞不能进入正常的老化和衰亡，而是永久地分裂增殖，这就进入肿瘤细胞的恶性增殖过程中，继而肿瘤就发生了。因此，永生化是癌细胞所具有的特点。

综上所述，端粒体、端粒酶和染色体与细胞衰老有关，但并非唯一的因素。生命衰老是一个非常复杂的进程，它有许多不同的影响因素，端粒体是其中的重要因素。鉴于端粒体与端粒酶同衰老和癌症有着密不可分的关系，科学家都在进一步研究和探索它们之间存在的联系和规律，以便更好地进行癌症的预防和治疗。