科学续命指南

2020-03-13 08:54朱不换
飞碟探索 2020年6期
关键词:续命端粒哺乳动物

文|朱不换

什么最能代表人们用科技改变世界的信念?当然是永生。

从美国的硅谷到中国的创投圈,无数人相信未来自己能够“永生”:只要不断“续命”,坚持到最迟2050年“永生”技术成熟,就能成为第一批“永生者”。如果你对此面露疑惑,而被质疑的人恰好又很有耐心,你大概率会听到关于龙虾为什么会“永生”的科普;接下来,你会听到包括谷歌创始人在内的硅谷大佬们对“永生”的看法;再然后,是硅谷流行的各种“续命妙招”:从输入更年轻的血液到服用各种抗衰药物,如NR/NMN(烟酰胺核糖/烟酰胺单核苷酸)类药物,就是抗衰药的新宠,虽然高价,但购买者趋之若鹜。当然,也有人服用各种传统的抗氧化类保健品,相信抗氧化药物能延缓衰老,延长寿命。

不过,无论是何种“续命”药或疗法,都必须回答两个问题:一个是人为什么会衰老至死,另一个是为什么这种药能延缓衰老。

衰老,是因为端粒在缩短?

起初,一些科学家相信,人会衰老是因为人体细胞内的染色体端粒在缩短,而缩短的端粒令细胞老化乃至无法自我复制。

人都是由细胞组成的。多数人体细胞的寿命平均只有数年;而人之所以能活数十年,是因为旧细胞可以自我分裂、复制出新的细胞。那么,只要细胞能无限次地自我复制,人不就能长生不死了吗?

1961年,美国医学家海夫利克确认了一个不幸的事实:人类胚胎细胞在体外培养环境中只能自我分裂40~60轮,然后就会进入不再分裂的衰老和死亡阶段;而在人体内,这种细胞自我分裂能持续的轮数甚至更少。这一数字也被称为“海夫利克极限”。这是因为,包括人类在内的大部分动物的正常细胞在自我复制的过程中,都会经历染色体端粒缩短,当端粒缩短到一定程度时,细胞就无法再自我复制了,细胞所在的生命体也就到了接近衰亡的状态。

那么,如果某些动物的细胞端粒几乎不随细胞分裂而缩短,这些动物是不是就可以长生不老了?

染色体端粒长度在细胞的自我复制过程中不断缩短

从各个方向被剪断的水螅,其躯体都可以再生

夏威夷深海有一种奇特的黑珊瑚,寿命可达4200年以上,是地球上已知最长寿的动物之一

刺胞动物门中的珊瑚、水螅等就近乎拥有这种能力。例如,丛生棘杯珊瑚的端粒在生命各阶段都不会缩短;而水螅因为细胞可以持续分裂,个体不见衰老,个体死亡率也不随年龄而增加,被一些学者认为具有生物学永生性。

既然如此,如果通过服用药物能延缓细胞端粒缩短的速度,是不是就能延长人的寿命?许多商家因此行动起来,上马了各种主打“端粒酶”“端粒营养与延长”的保健品。然而,事情远不像这类保健品宣传得那么简单。

珊瑚等刺胞动物与人类的亲缘关系太过遥远,并不是人类能简单效仿的对象。而在人类从属的哺乳纲动物中,并不是细胞端粒越长,就越长寿。相反,根据对60种哺乳动物的调查发现,细胞端粒的长度和个体寿命成反比。与猩猩、猕猴等灵长类相比,人类的细胞端粒最短,个体却最长寿。

对人类个体来说,细胞端粒的长度也无法预测一个人的认知能力和生理状况的衰老程度。这可能是因为,端粒缩短虽然限制了动物细胞的复制次数和寿命,但人类在现实生活中的寿命其实远未达到自身细胞端粒长度所允许的极限:人体内各类细胞的平均寿命是7~10年,假设按照海夫利克极限,这些细胞能自我复制40~60轮,那么这些细胞共同组成的人体寿命极限可达300~500年;而人类现在的寿命还远未达到这样的极限,甚至离这个数字的一半都很远。

单个人类细胞的平均寿命

因此,可以说,现有的端粒、端粒酶相关药物虽然对部分疾病诊疗具有价值,但并不能普遍延长人类的寿命,以延缓端粒缩短为名的保健品并不值得吃。

人能像海龟一样长寿吗?

除了羡慕珊瑚之外,自古以来,人类也一直很羡慕海龟等爬行动物的长寿。这种羡慕并非没有事实依据。从古至今,龟都象征着长寿安乐。大型龟等爬行动物的寿命常常远超人类。著名的亚达伯拉象龟乔纳森,今年已经188岁,可能是目前人类已知健在的最长寿的陆生动物。出于这种羡慕,人类也期望通过炮制各种龟、蛇的补品来实现延年益寿的功效,但这种吃什么补什么的思路并没有什么效果。

不仅长寿一项技能,与哺乳纲动物相比,爬行纲动物神奇的身体再生能力也令人类咋舌。实际上,爬行动物的死亡往往是因为饥饿、寒冷、传染病和天敌捕食等外部原因,很少是因为机体内部衰竭。相比之下,人类所属的哺乳纲动物则存在明显的、相当统一的衰老现象。大部分哺乳动物都会发生骨质疏松、关节炎、血管病变、白内障等个体器官的衰变。甚至可以说,会衰老,是哺乳动物的一种共性,而爬行动物甚至很多鸟类都不怎么受衰老的折磨。

那么为什么人类,以及人类所属的哺乳纲动物就这么“惨”?据科学家判断,这很可能是被凶猛的恐龙给吓的。

衰老,来自侏罗纪

为什么鸟兽鱼虫中,只有哺乳动物容易发生骨质疏松、血管病变等衰老现象,容易死于衰老?

一个较为合理的推测是,在爬行动物称霸地球的侏罗纪和白垩纪时期,为了应对大型恐龙等猛兽的捕食,哺乳动物进化出了高繁殖低寿命的生存策略。那个时代的哺乳动物平均体型只有老鼠大小,习惯昼伏夜出以躲避天敌。即便如此,大部分哺乳动物等不及衰老,就会死于天敌捕食或饥寒。

进入高繁殖低寿命的进化模式,意味着在分配有限的基因空间和器官功能时,会把更多的生物功能用于快生、多生,而非用于续命和抗衰老——既然90%的情况下会在年轻时被恐龙吃掉,那么进化出延寿抗衰的能力就不再有什么意义。而少数能活到老年的个体,由于缺乏抗衰能力,容易出现血管、骨骼、感官等多方面的功能衰竭,也就不奇怪了。

直到6500万年前,希克苏鲁伯陨石撞击地球,灭绝了恐龙,也从此改变了哺乳动物的进化命运。在那场巨大灾难中,恐龙及所有体重50千克以上的四足动物几乎全数灭绝。随后的生物演化史中,哺乳动物逐渐繁荣,成为新的陆上王者。很多哺乳纲动物,如人、象、鲸等,逐渐改变了生存策略,进入了现在的低繁殖高寿命模式。但哺乳动物演化至今2/3的时间里,都被铺天盖地的大型爬行动物压制着,早期高繁殖低寿命易衰老模式的遗传信息,还遗留在我们的基因中。

自由基可能产生的影响

海龟那样从容,因为它们曾是侏罗纪时期的王者;而人类芳华易老,是因为演化道路的前2/3上形成的续命策略,其基因到今天仍在延续。那么,人类有没有可能学习爬行动物延缓衰老的方式?

衰老,是因为身体生锈了?

20世纪的一些科学家认为,爬行动物不易衰老,是因为它们新陈代谢缓慢,而人类等哺乳动物在相同体重下,代谢速率则更高,长期快速代谢产生的毒素会让人体“生锈”。

例如,关于衰老的自由基理论认为,人在代谢中会产生包含不成对电子的自由基分子。这些高能量、自由活动的分子会撞击细胞内的线粒体、DNA等,与之发生氧化反应,导致细胞“生锈”,发生损坏和衰亡。而服用抗氧化类的营养品,相当于给容易发生氧化的身体细胞涂上一层“防锈”物质,让身体更不容易“生锈”。这是维生素C、维生素E、β-胡萝卜素和硒等抗氧化补充剂流行的理论基础。

不过,自由基理论饱受争议。实验发现,服用抗氧化补充剂的人并不会更加长寿,抗氧化剂也不能降低心脏病发作、中风、癌症等老年易发疾病的风险。服用维生素C、维生素E等在防衰老方面唯一确定的益处是,能降低老年性黄斑变性(一种和年龄增长有关的多因素复合作用的眼底病)的风险。

为什么抗氧化营养品不能阻止自由基对细胞造成影响?

因为一方面,人从蔬菜、水果等食物中摄取的天然抗氧化剂种类精巧多样,单维生素E就有8种之多,而维生素药片往往难以模拟天然维生素的多样性;另一方面,自由基与健康的关系相当复杂,一些自由基会破坏健康细胞,但它也同时充当细胞在各个阶段的分子信使,还会在身体面临外部感染时拉响警报召唤免疫系统。所以,过度服用抗氧化剂来抑制自由基,反而可能对身体有害。

衰老,是因为身体缺乏关键要素?

也有一些人认为,人会衰老,不是因为身体里自由基太多了,而是因为随着年龄的增长,一些关键要素的生成减少了。如果人类步入老年后,身体合成某些关键物质的要素减少了,那么从外部补充这类要素,是否就可以延缓衰老?

20世纪,人类找到的这类候选物质,首先是各种生长激素。

相比其他年龄阶段,生长激素在人体步入中老年后,分泌量确实减少了,一些人便推测,补充生长激素能让人返老还童。今天,生长激素(Human Growth Hormone,简写为hGH)被广泛应用于临床医疗,在儿科、生殖领域、烧伤领域及抗衰老领域都有重要作用。生长激素能使运动员增肌,并在大强度训练后快速恢复体力,属运动员违禁药品。一些老年人则希望通过服用生长激素重返青春。然而,斯坦福大学的荟萃分析显示,老年人服用生长激素并不能改变骨密度、胆固醇水平等衰老指标,也无法增加肌肉力量,只是增加了肌肉中的水分,还可能增加患癌风险。

另一类物质补充剂是辅酶。

人们之所以将目光转向辅酶,基于同样的原因:老年人合成的一些辅酶,如烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(Nicotinamide Adenine Dinucleotide,简写为NAD+),其数量显著少于年轻人,而这类辅酶在细胞能量产生、DNA修复等方面都责任重大,NAD+缺乏可能导致与年龄相关的心血管疾病、神经退行性疾病和癌症。由于直接使用NAD+的吸收利用率很差,人们更热衷于使用NAD+的前体,即近年炒得火热的烟酰胺核糖(NR)和烟酰胺单核苷酸(NMN)。

对蠕虫、小鼠等动物的研究表明,服用NR和NMN确实可以增加体内的NAD+,延长蠕虫和小鼠等动物的寿命。其中,NR可以改善血压和主动脉硬化。但至今仍无确定的证据说明NR和NMN是否能为人类延长寿命,这些补充剂对人体的影响仍有待进一步研究。

也有人考虑直接为人体输入干细胞。干细胞通常不受分裂次数的限制,那么,输入干细胞就可以永葆青春吗?实际上,目前只有造血干细胞移植在血液病等领域取得了公认疗效,且在临床治疗上得到了广泛应用。而其他干细胞疗法种类繁多,各有对症,但并不存在一种单一的干细胞疗法能够延长寿命。

那么,对普通人来说,怎么做才能科学续命呢?

少吃是唯一平价、有效的续命方法

对中、青年阶段的成年人来说,在保证营养充足的情况下降低每天的热量摄入,是延缓衰老,增加寿命的有效方式。

对小鼠的实验表明,降低每天的热量摄入,能将小鼠的寿命提高40%。人类实验也表明,适度降低每天热量摄入,不仅能辅助预防心脏病、糖尿病、癌症等疾病,也能提高寿命。当然,是否降低热量摄入,也因年龄和自身情况而异。未成年人如果吃得太少,容易营养不良,影响发育;通常来说,老年人本来就比年轻人吃得少,如果饮食过少,更容易发生骨质疏松和肌肉萎缩。因此,热量限制最有效的实践人群,是不消瘦、不存在营养不良情况的中青年人。

那么,为什么限制热量摄入能延缓衰老呢?

科学家最初以为,热量限制使人的代谢率降低,代谢带来的损耗也相应降低,所以人会更长寿。不过,近年的研究发现,热量限制之所以有效,不是因为改变了代谢率,而是改变了人体中代谢的具体路径,促进了多个抗衰老过程。

不过,看着美味佳肴却不能放开了吃,节食实在令人痛苦。有没有哪些药物或手段,能模拟热量限制的生物化学效果,却不需要人节食?

在已有的研究中,比较能模拟热量限制效果的药物是二甲双胍。二甲双胍的减肥效果不算强,但它引起的身体反应通路与热量限制的效果十分相似。为此,一些人开始把二甲双胍当成续命神药。但二甲双胍可能带来胃肠道不适、乳酸性酸中毒等不可忽视的副作用,并不适合作为日常保健品。

所以,为了抗衰和续命,最科学的办法,还是少吃点儿吧。

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