人为何衰老?

人为何衰老?
人为何衰老?

人为何衰老?
衰老,乃是指机体各器官功能普遍的、逐渐降低的过程.衰老有两种不同的情况,一种是正常情况下出现的生理性衰老；另一种是疾病引起的病理性衰老.是一种自然规律.但是,当人们采用良好的生活习惯和保健措施,就可以有效地延缓衰老,提高生活质量.中医理论认为,人体的生长、发育、衰老与脏腑功能和经络气血的盛衰关系密切.当机体气血不足,经络之气运行不畅,脏腑功能减退,阴阳失去平衡,均会导致和加快衰老,表现为精神不振、健忘、形寒肢冷、纳差少眠、腰膝无力、发脱齿摇、气短乏力,甚则面浮肿等.千百年来,人们一直在探索健康长寿的奥秘,充满对青春长驻、延年益寿的向往.
研究比较衰老无脊椎动物由于寿命短,在用以研究衰老时,实验周期短,易于重复.无脊椎动物在外形上与脊椎动物差别虽很大,但在细胞水平上有许多共同点.有人比较了果蝇与小鼠细胞衰老的变化,发现各种细胞器的改变十分相似.例如核凹陷、线粒体膨大、核糖体减少等等.如进一步分析到分子水平,则无脊椎动物或脊椎动物细胞内的许多生化过程基本一致.因此,轮虫、线虫、果蝇、家蝇等常被用作研究衰老的材料.用无脊椎功物与脊椎动物做比较研究,发现许多因素如遗传、生殖、温度、食物等与衰老有密切关系.
遗传与衰老不同动物各有其特定的寿命极限.如蜉蝣成体只有一天寿命,而果蝇和家蝇成体可有30多天寿命.一种隐杆线虫（Caenorhabditisbriggae）能活28天,另一种寄生线虫可活17年.欧洲龙虾最高寿命可达30年.哺乳动物的寿命差异也很大.小鼠和大鼠约3年,大象约70年,而人类可达110年.在人群调查中常见到长寿的家族有长寿的后代.单合子双生儿寿命很接近,而双合子双生儿的寿命可能相差较大.这些都证明遗传对寿限起主导作用.
人类女性寿命常比男性长,以往常归因于社会因素即女性承受生活压力较少.实际上除了男性工作、劳动消耗大,损伤机会多的外界因素外,性别也对寿命有影响.性别由性染色体决定,女性为XX型而男性为XY型,许多遗传病的基因位于X染色体上.在女性由于另一X染色体的掩盖可不表现出病态,但男性则不能掩盖而出现病态.遗传决定了男女性别,也造成了寿命的差别.
在动物界也有雌性动物比雄性动物寿命长的现象.雄蝇在17天时死亡率为50％,而雌蝇在32天死亡率才达50％；此外,一种黑蜘蛛雄性平均寿命为100天,而雌性为271天.一种大型水蚤雄性平均寿命为38天,而雌性平均寿命为44天.
与衰老有机体借生殖以保持种群的延续.生殖的方式对机体的衰老有重要影响.一次生殖的有机体,生殖后很快即衰老,随之死亡.许多昆虫和极少数的脊椎动物如太平洋中的几种鲑鱼均属于一次生殖类型.多次生殖的有机体可以在生命过程中一再重复生殖,大多数的脊椎动物和寿命较长的昆虫均属多次生殖的类.
许多昆虫具有两种明显不同的适应性颜色,一种为保护色,另一种为警戒色.具有保护色的动物在生殖期结束后不久即死亡；而有警戒色的昆虫生殖后生存期较长.
脊椎动物的鲑鱼也是一次生殖型动物,在产卵后旋即衰老死亡.有人曾用阉割方法阻止产卵,避免产卵后的退化变化,鱼的寿命即可延长数年,因此认为生殖器官的成熟即蕴藏着衰老的因素.产卵本身可引起内分泌的改变,但不是死亡的直接原因.小型啮齿动物如大鼠、小鼠、豚鼠等即属此例.而大型动物如牛、马、象以及人类,生长期长,妊娠期较长,产仔率低,寿命较长.
温度与衰老从比较老年学的角度看,许多冷血动物的代谢受外界温度的影响,在低温条件下能降低体温,寿命相对延长.
整体水平老年人身高下降,脊柱弯曲,皮肤失去弹性,颜面皱褶增多,局部皮肤,特别是脸、手等处,可见色素沉着,呈大小不等的褐色斑点,称作老年斑.汗腺、皮脂腺分泌减少使皮肤干燥,缺乏光泽.须发灰白,脱发甚至秃顶,眼睑下垂,角膜外周往往出现整环或半环白色狭带,叫做老年环（或老年弓）,是脂质沉积所致.牙齿脱落,但时间迟早因人而异.在行为方面,老年人反应迟钝,步履缓慢,面部表情渐趋呆滞,记忆力减退,注意不集中,语言常喜重复.视力减退,趋于远视.听力也易退化.上述情况个体差异很大,如秃顶未必落齿,面皱者也可能精神焕发.
变化依据衰老骨骼系统骨组织随年龄衰老而钙质渐减,骨质变脆,易骨折,创伤愈合也比年轻时缓慢.关节活动能力下降,脊柱变短,这是老年人变矮的一个原因.皮肤老年人真皮乳头变低,表皮变薄,真皮网状纤维减少,弹性纤维渐失弹性且易断裂,胶原纤维更新变慢,老纤维居多,胶原蛋白交联增加使胶原纤维网的弹性降低.皮肤松弛,真皮含水量降低,皮下脂肪减少,汗腺、皮脂腺萎缩,由于局部黑素细胞增生而出现老年斑.
肌肉老年人肌重与体重之比下降.整个肌肉显得萎缩,这种衰老变化因功能不同而异.当然,运动单位的老年变化还不足以解释老年人的一切运动障碍,因为神经系统不同水平上的复杂机理对运动都会产生影响.
神经系统90岁时人脑重较20岁时减轻10～20％.造成减重的原因主要在于神经细胞的丧失.这种丧失有区域的特异性,例如大脑不同区域细胞减少程度不同.从大体解剖上看,老年人后脑膜加厚,脑回缩小,沟、裂宽而深,脑室腔扩大.在显微结构上可见神经细胞尼氏体减少,脂褐质沉积.在功能上则见神经传导速度减慢,近期记忆比远期记忆减退得严重,生理睡眠时间缩短；感觉机能如温觉、触觉和振动感觉都下降,味觉阈升高,视听敏感度下降.反应能力普遍降低,特别是在要求通过选择做出决定的情况下反应更为迟缓.
心血管系统老年心脏体积增大.在心脏的传导系统可见起搏细胞的数量减少,窦房结与结间束内纤维组织增加.在动脉方面,内膜也有不同程度的加厚,可因此而致小动脉管腔狭窄.冠状动脉分支在30岁后就开始出现内膜的增厚,中膜日趋纤维化,有些平滑肌可能坏死,最突出的衰老变化为弹性纤维板层变.动脉血管变性,外周血管阻力增加以致动脉压升高.
呼吸系统在形态方面老年人肋软骨可能钙化,驼背情况有所增加导致胸腔前后径扩大成为“桶状胸”.显微镜下可见肺泡管与呼吸性细支气管扩大,使周围肺泡容积减.消化系统一般说来消化系统形态上的衰老变化不显著,落齿与对牙齿的保护良否有关,未必为衰老特征.此外,65岁以上老人不同程度地出现夜尿、尿急、尿濒乃至失禁等现象.
内分泌系统性腺的萎缩是内分泌系统最明显的衰老变化.如女性45～50岁左右月经停止,雌激素分泌显著下降,男性从50～90岁雄激素逐渐减少,性机能减退.
相关原因衰老由于各个器官本身的复杂性以及内分泌器官之间相互作用的复杂性,细胞水平可以从体内细胞和离体细胞两方面来阐述.在体内表现衰老的细胞主要为固定分裂后细胞,此类细胞出生后不久即停止分裂,死后也不能补充,如神经细胞、心肌细胞等.机体衰老时此类细胞在结构与组成上都有程度不同的改变,如细胞数量减少（源于局部细胞的死亡）,线粒体嵴与基质减少、体积膨胀,甚至破坏消失.神经细胞粗面内质网失去典型构造,在光学显微镜下即见尼氏体减少.细胞核的衰老变化则表现为孚尔根氏染色阳性物质减弱,核膜内陷形成皱襞.比较突出的老年变化是脂褐质的堆积,其随年龄增加的速度因不同细胞与不同动物而异,堆积对细胞的功能有何影响仍是个有争论的问题.
　　
离体细胞的衰老表现在随培养代龄增高而产生的胞内变化.自从1961年L．海弗利克等发现人胚肺二倍体成纤维细胞的培养寿限以来,对离体细胞的衰老已积累了相当资料.随着细胞增殖达到密布单层后即须分瓶传代,倘以1分为2计,则传代次数只有50±10次,是为细胞群体倍增的极限,也就是培养细胞的寿限.此数与供体年龄、种属有关.供体年老者其细胞培养的代数较来自年轻供体者少.种属寿限高的供体其细胞培养的代数也较来自短寿者多.培养到30～40代后细胞即出现荧光颗粒,核蛋白粒的RNA减少,缺嵴的线粒体增多.这都属衰老变化.在生化方面也已测知不少参数的变化.　　
分子水平器宫与细胞的衰老终归与分子水平的衰老有关,首先就细胞外的分子来说,充塞于全身的胞外结缔组织及上皮下方的基底膜均有特异的衰老变化.结缔组织富含胶原蛋白及弹性蛋白.随年龄增长胶原蛋白分子之间产生交联键.30～50岁为交联迅速增加的时期,随着交联的增多胶原纤维吸水性下降,失去韧性,趋于僵硬,不利于组织的活动.弹性蛋白为弹性纤维的主要成分,在衰老中也会进行交联.纤维断裂、脆化,外观黄色加深.至于基底膜只知其在衰老时加厚,其主要成分也是胶原蛋白,次为糖蛋白与碳水化合物.但这些分子如何改变导致膜的加厚还不清楚.此外,作为胞外物质当然还有血液、淋巴.这些物质经常处于运行状态,且不断更新,很难定出衰老的指标.
　　
其次就细胞内分子的衰老来说,有些不断更新的胞内分子,如代谢反应中的酶,其实质性的衰老变化还很少见.但其更新速度——合成与降解速度——可能在衰老时减慢.其生物活性是升是降则因不同酶而异.另有一些合成后不再更新的分子,如细胞分裂时的脱氧核糖核酸（DNA）在合成后即不降解.有人认为DNA分子随年龄增长而分子量下降,可能由于断裂增加所致,核小体上重复排列的DNA碱基对在老年比年轻时增多；DNA与组蛋白的结合增多,在染色质内组蛋白与非组蛋白的比值上升等等.至于衰老个体细胞内DNA损伤修复能力如何,人们尚不甚了解,但用离体细胞的研究大多认为DNA修复能力随培养代龄增加而下降,且与培养细胞的供体寿命似成正相关,即长寿动物的细胞在培养中有较高的修复能力.
　　
除DNA外,细胞内的大分子如眼球晶体纤维中的晶体蛋白,随年龄增长而含量增加.人在50岁以前晶体的可溶性蛋白占优势,50岁后可溶性蛋白下降而不溶性或难溶性蛋白及其分子量均随年老而增加,尤以晶体中心部为甚,表明早期合成的可溶性蛋白在增龄中进行聚合形成分子量大的聚合体.人们对分子水平的衰老所知有限,研究结果也常互相矛盾,有待于在技术改进的基础上深入探讨.
有关学说抗衰水果自19世纪末应用实验方法研究衰老以来,先后提出的学说不下20余种,有些学说已被否定（如大肠中毒说）,近年来的学说可归纳为五类.
程序衰老说认为动物种属最高寿限是由某种遗传程序规定的,机体衰老现象也是按这种程序先后表现出来的,即在同一种属内不同个体的寿限在一定程度上也由遗传程序决定,因此可通过育种建立有一定寿限的品系.密码子限制说认为衰老时DNA控制的蛋白质合成受到破坏,可能由于转移核糖核酸（tRNA）的功能受到干扰,使密码无法进行转译,干扰的来源在于tRNA合成酶的改变,或组蛋白对基因的抑制.
DNA修复缺陷说认为基因的损伤不能及时有效地修复,会导致衰老.根据实验得知哺乳类中长寿动物的DNA修复系统确实比短寿动物的DNA修复系统更为有效.这也反映了寿命的进化.
生物分子自然交联学说论证生物衰老的分子机制的基本论点可归纳如下：其一,各种生物分子不是一成不变的,而是随着时间推移按一定自然模式发生进行性自然交联.其二,进行性自然交联使生物分子缓慢联结,分子间键能不断增加,逐渐高分子化,溶解度和膨润能力逐渐降低和丧失,其表型特征是细胞和组织出现老态.其三,进行性自然交联导致基因的有序失活,使细胞按特定模式生长分化,使生物体表现出程序化和模式化生长、发育、衰老以至死亡的动态变化历程.
免疫机能退化说认为免疫机能退化是导致衰老的重要因素.如老年人T淋巴细胞数比年轻人少,B淋巴细胞制造抗体能力下降,胸腺激素分泌也减少,其综合效应便是使老年人对疾病的感染率上升,特别是自身抗体的产生引起各种自体免疫病,如类风湿关节炎,红斑狼疮等,表明免疫识别功能的紊乱,且延长寿命,表明免疫学在衰老研究中也是一个不容忽视的领域.
神经内分泌学说认为激发各种生理功能的信息在衰老中有重要作用.信息来源不外内分泌与神经,早在19世纪就有一种理论强调衰老源于性激素的缺乏,性腺移植成为风靡一时的复壮手术.其实衰老未必源于激素的缺乏,而可能是各种激素的平衡失调所致,维持激素平衡有赖于神经内分泌的反馈机理,衰老个体对反馈的敏感性下降,有人认为反馈的中心在下丘脑,这里接受反馈信息,然后转为激素反应,触发机体的生长、成熟和衰老.因此认为在下丘脑有所谓“衰老钟”,实验证明给老年性周期停止的雌鼠注射刺激下丘脑神经分泌的化学物质——左旋多巴则可恢复生殖周期,反映了老年下丘脑神经递质儿茶酚胺的缺陷.还有一种见解认为一种激素对另一种激素的功能可以通过未知方式进行阻断,例如有人从切除垂体使老年大鼠部分地复壮推测垂体有某种激素可干扰体细胞对甲状腺素的利用.复壮是源于这种干扰的解除.但迄今还不知垂体是否确有这类“死亡激素”.
除上述学说外,还有一些正在酝酿的新学说,如根据生物膜在衰老中的作用以及从寿命进化的角度探索衰老的基因定位的学说.这些学说各自强调了衰老的一个方面,实际上都提出了一些推测.衰老机理十分复杂,可能不是靠单一的学说可以全面解释的.
理论学说衰老探索衰老发生的机理既是一个古老的问题,又是一个崭新的科研领域,在医学漫长的历史发展过程中,有人认为总共提出过数百个衰老的假说.祖国医学在抗衰老方面积累了丰富的经验,提出了“阴阳失调说”、“脏腑虚衰说”、“精气神亏耗学说”等等,渗透着对自然界宏观的认识.国外的古代医学家和哲学家也从不同角度解释衰老,提出温热学说、熵学说、磨损学说、自家中毒学说等,对于人们认识衰老起到积极的作用.但因历史条件与科学水平的限制,这些学说有很大的局限性.
（一）中医的精气亏耗学说
中国中医认为精气虚衰导致机体衰老.《素问、金匮真言论》有记载：“夫精者,身之本也.”《灵枢·本神》篇记载：“故生之来谓之精”《灵枢·平人绝古》篇记载：“故神者,水谷之精气也”朱丹溪在《格致余论》中列举了老人各种衰老征象,认为原因在于精血俱耗.宋·陈直认为老人气血渐衰,真阳气少,精血耗竭,神气浮弱.
（二）自由基学说
衰老的自由基学说是DenhamHarman在1956年提出的,认为衰老过程中的退行性变化是由于细胞正常代谢过程中产生的自由基的有害作用造成的.生物体的衰老过程是机体的组织细胞不断产生的自由基积累结果,自由基可以引起DNA损伤从而导致突变,诱发肿瘤形成.自由基是正常代谢的中间产物,其反应能力很强,可使细胞中的多种物质发生氧化,损害生物膜.还能够使蛋白质、核酸等大分子交联,影响其正常功能.
（三）生物钟学说
又称为遗传程序学说,该学说认为衰老是生命周期中已经安排好的程序,它只不过是整个生长与分化过程中的一个方面,每一物种都有一份遗传上的“时间计划”,即靠生物钟或类似的机制按照在大自然进化中生存的利害得失发生.特定的遗传信息按时激活退变过程,退变过程逐渐展开,最终导致衰老和死亡.
（四）衰老的免疫学说
衰老的免疫学说可以分为两种观点：第一,免疫功能的衰老是造成机体衰老的原因；第二,自身免疫学说,认为与自身抗体有关的自身免疫在导致衰老的过程中起着决定性的作用.衰老并非是细胞死亡和脱落的被动过程,而是最为积极地自身破坏过程.
（五）内分泌学说
内分泌系统主要通过激素来调节动物的生长发育与衰老过程.老化过程中,内分泌功能的改变主要包括：①靶细胞受体减少且反应性减退；②激素降解率减低,使得血液中该激素浓度相应升高,通过反馈机制导致该激素分泌减少；③酶合成的神经内分泌调节功能减退.还有人提出,丘脑垂体轴的功能衰退可以影响其它内分泌腺的功能.上述变化都可能加速衰老过程.
（六）交联学说
该学说由Bjorksten于1963年提出的,后经Verzar加以发展.其主要论点是：机体中蛋白质,核酸等大分子可以通过共价交叉结合,形成巨大分子.这些巨大分子难以酶解,堆积在细胞内,干扰细胞的正常功能.这种交联反应可发生于细胞核DNA上,也可以发生在细胞外的蛋白胶原纤维中.　　
（七）差误成灾学说
差误成灾学说是由Orgel明确提出的,认为在DNA复制,转录和翻译中发生误差,这种误差可以不断扩大,造成细胞衰老、死亡.这样的差错经过每一次信息传递都扩大一些,形成恶性循环,使细胞内积累许多差错分子造成灾难,细胞正常功能不能发挥,致使细胞衰老、死亡.对于这种假说,已有大量的研究和报道,各抒己见,褒贬不一.
（八）基因调节学说（细胞分裂速度逐渐减慢最终停止说）
基因调节学说解释衰老的两个重要特征：生物体对环境的适应能力逐渐减退；寿命有种的特征.该学说认为,衰老是由于在生物体分化生长过程中某些基因发生了有顺序的激活和阻遏：负责分化生长期的基因其产物刺激负责生殖期的基因,而生殖期的某些基因产物转而阻遏分化生长所需的某些基因.连续生殖又可使某些因子耗尽引起某些基因关闭,最终导致功能减退；物种的发育期、生殖期及衰老期的长短取决于被顺序地激活和阻遏的若干套特殊的基因,这些时期的持续时间在一定限度内可以改变,并可受内在因素及一些外在因素如营养等影响,于是形成了同一物种不同个体间寿命不尽相同.
　　
（九）剩余信息学说
Medvedev是该学说的主要发起人.在发育成熟的体细胞中,DNA分子中所含遗传信息仅0.2-0.4%发挥作用,其余部分则被阻遏.一些确定的基因、作用因子以及DNA分子上的其它区域有着选择性的重复,表现为剩余的信息.一个基因的一个拷贝缺陷或失活,其余拷贝则被激活,直到最后一份拷贝用尽,这时由于缺失某些基因产物,细胞的正常功能就不能很好发挥,导致细胞衰老.Medvedev认为不同物种的寿命有可能是基因顺序重复程度的函数.长寿物种应该比短寿物种有更多的剩余信息.