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為什么同齡的TA看起來比你年輕?端粒是關(guān)鍵
舊金山,一個清冷的周六早晨。兩位好姐妹坐在一家咖啡館外面,一人捧著一杯熱咖啡。對這兩位閨密來說,這是她們的休息時間,可以暫時不管家人、工作,以及似乎永無盡頭的待辦事項(xiàng)。
卡拉說,她老是覺得很疲憊。辦公室里每次流行感冒,她都無法幸免,而且這些感冒都會惡化成折磨人的鼻竇感染。她的前夫老是“忘記”什么時候來接孩子。她所在的投資公司,上司脾氣很壞,會當(dāng)著其他同事的面責(zé)罵她。有時候,她夜里醒來,感到心臟劇烈跳動。雖然持續(xù)不過幾秒,她卻輾轉(zhuǎn)反側(cè),久久難以入睡。也許只是壓力大吧,她安慰自己道:“我這么年輕,不會有心臟問題吧?”
“真不公平,”她向同伴麗薩嘆息道,“我們年齡一樣,但你看起來多年輕?!?/p>
卡拉說得沒錯。晨光中的她,面容憔悴。她伸手拿咖啡的時候都很小心,好像脖子和肩膀很痛似的。
麗薩眼睛明亮,皮膚有光澤,渾身充滿活力,可以輕松對付忙碌的一天。她自己感覺也不錯。其實(shí),麗薩并不怎么在意她的年齡,只愿智慧能隨著歲月的累積而增長。
如果端詳這兩位并肩而坐的好姐妹,你真會認(rèn)為麗薩比她的朋友更年輕。要是你能看到她們的皮膚底下,你會發(fā)現(xiàn),她們的差距比外表來得更大。雖然她們是同齡人,但是從生物學(xué)的角度看,卡拉卻老了10歲。
麗薩有什么秘訣?是昂貴的面霜?皮膚科醫(yī)生的激光治療?好的基因?還是沒有那些她的朋友面對的日復(fù)一日的壓力和繁難?
并不是的。麗薩自己的壓力也不小。兩年前,她的丈夫在一次車禍中不幸離世。現(xiàn)在,跟卡拉一樣,她也是單身媽媽,經(jīng)濟(jì)也不寬裕。她在一家科技創(chuàng)業(yè)公司工作,公司財務(wù)岌岌可危,不知能否撐到下一個季度。
到底怎么了?為什么一個精力充沛,另一個卻暮氣沉沉?
答案很簡單,她們細(xì)胞的活性不同??ɡ募?xì)胞提前衰老了,她比實(shí)際年齡看起來更老,她會更早患上與衰老相關(guān)的疾病或遇上其他問題。麗薩的細(xì)胞卻能及時更新,她的確活得更年輕。
為什么人們衰老的速率不同?
為什么有人到了晚年依然精神矍鑠,而有人未老先衰、筋疲力盡、糊涂不堪?我們可以用圖1來表示這種區(qū)別。

圖1 健康年限與疾病年限。健康年限是我們健康生活的年歲,疾病年限是指患上嚴(yán)重疾病、生活質(zhì)量明星受影響的年歲。麗薩和卡拉也許都能活到100歲,但是她們后半生的生活質(zhì)量截然不同
圖1中的白條部分顯示了卡拉的健康年限,是她一生中健康無恙的日子。但是從50多歲開始,白條開始變灰,到了70歲,就變黑了。她進(jìn)入了新的階段:疾病年限。
在疾病年限里,各種老年疾病都會出現(xiàn):心血管疾病、關(guān)節(jié)炎、免疫系統(tǒng)弱化、糖尿病、癌癥、肺病等。皮膚和頭發(fā)也顯出老態(tài)。更糟的是,老年疾病一旦出現(xiàn),就不止一種。有一種現(xiàn)象,名字聽起來就挺糟糕——多病性(multi-morbidity),這意味著許多疾病傾向于成串出現(xiàn)。所以,卡拉不僅僅是免疫系統(tǒng)狀態(tài)不佳,她的關(guān)節(jié)也痛,而且也出現(xiàn)了心臟病的早期征兆。有些人會因老年疾病而提前走到生命的終點(diǎn),另一些人雖然還活著,但疾病纏身,只是茍延殘喘。
以現(xiàn)代人的標(biāo)準(zhǔn)來看,50歲正值壯年,應(yīng)該容光煥發(fā)、身強(qiáng)體健。但是圖1顯示,50歲出頭的卡拉就已經(jīng)逐漸進(jìn)入疾病年限。卡拉也許會說得更直白:她已經(jīng)老了。
麗薩則完全不同。
在50歲的時候,麗薩仍然擁有健康的體魄。歲月在流逝,但她依然愉快地生活在健康年限里。直到80多歲,也就是“耄耋之年”,她才開始感到有些力不從心。麗薩也有疾病年限,但是那只有幾年的時間??v觀一生,麗薩不僅長壽,而且健康、有活力,能享受豐富的人生。
“基因負(fù)責(zé)上膛,環(huán)境扣動扳機(jī)”
麗薩和卡拉的故事是虛構(gòu)的,但是這兩個人的差異突顯了真正的問題。
為什么有人能健康長壽、盡享天年,而另一些人卻活在疾病的陰影下,苦不堪言?這一切是命中注定的嗎?我們能有選擇嗎?
“健康年限”和“疾病年限”都是新的概念,但是基本問題卻由來已久。為什么人們衰老的速率不同?這個問題已經(jīng)困擾人類上千年,可能人類自從學(xué)會紀(jì)年,就開始跟鄰居攀比壽命了。
有些人相信,衰老過程是上天注定的,由不得人。古希臘人通過神話里的命運(yùn)女神來表達(dá)這種信念:三位命運(yùn)女神圍繞在新生的嬰兒旁,第一位女神為這孩子紡織出生命之線,第二位丈量出線的長度,第三位則負(fù)責(zé)剪斷它。這條線多長,你的生命也就有多長。在命運(yùn)女神們忙活的時候,你的命運(yùn)就被決定了。
現(xiàn)在仍有許多人持有這樣的觀念,而且以科學(xué)權(quán)威為依據(jù):根據(jù)最新的“自然”論證,你的健康基本是基因決定的。也許并沒有命運(yùn)女神在搖籃上空盤旋,但是你的基因在你出生之前就決定了你患心臟病、癌癥的風(fēng)險,以及你的壽命。
也許自己還沒意識到,但是很多人暗地里相信衰老完全是由自然因素決定的。如果你追問他們?yōu)楹慰ɡ塞愃_老得更快,他們可能會這么回應(yīng):
“她的父母可能就有心臟問題、關(guān)節(jié)問題?!?/p>
“都怪她的DNA(脫氧核糖核酸)。”
“她攤上了糟糕的基因?!?/p>
當(dāng)然,并非所有人都相信“基因就是命運(yùn)”。許多人注意到,生活方式會影響健康。我們可能認(rèn)為這是現(xiàn)代人的觀念,但是它實(shí)際上也存在很長時間了。
在中國的春秋時代,楚國的伍子胥,因其父遭到誣陷,不得不出奔吳國。過昭關(guān)時,因前有江水、后有追兵,他輾轉(zhuǎn)反側(cè),夜不能寐,直至天明。滿頭黑發(fā)的他,竟在一夜之間急白了頭。伍子胥一夜白發(fā)的故事從此流傳千古。顯然,這種提前老化的現(xiàn)象是壓力造成的(這個故事的結(jié)局還是圓滿的:原本年輕的伍子胥,因這頭白發(fā)得以偽裝成一位老翁,順利過關(guān)??梢娮兝弦膊皇菦]有好處)。
今天,許多人認(rèn)為后天要比先天來得重要:決定你命運(yùn)的不是基因,而是你的生活習(xí)慣。他們可能會這么說到卡拉:
“她吃了太多糖類?!?/p>
“時間是把殺豬刀,看看蒼天饒過誰?!?/p>
“她應(yīng)該多運(yùn)動?!?/p>
“她可能有些心理問題,一直沒能解決?!?/p>
讓我們回顧一下卡拉老得快的兩種解釋。相信先天決定一切,似乎有點(diǎn)宿命論。無論是好是壞,我們的未來都已經(jīng)寫在基因組里了。相信事在人為的人更可能接受“早衰是可以避免的”這一主張。但是,這聽起來同樣有點(diǎn)審判的味道——如果卡拉老得快,都怪她自己。
到底誰說得對呢?先天,還是后天?基因,還是環(huán)境?
其實(shí),兩者都很重要,兩者的交互作用最為重要。麗薩能保持青春,卡拉老得更快,真正差異在于基因、社會關(guān)系、環(huán)境和生活方式的復(fù)雜的相互作用,還有她們命運(yùn)的波折,以及她們?nèi)绾螒?yīng)對這些波折。你生下來就攜帶著一套特定的基因,但是你的生活方式會影響基因的表達(dá)。在某些情況下,生活方式因素會開啟或者關(guān)閉某些基因,正如肥胖病專家布雷(George Bray)所說,“基因負(fù)責(zé)上膛,環(huán)境扣動扳機(jī)”。這個說法不只適用于肥胖,也適用于大多數(shù)的疾病。
端粒是關(guān)鍵
在本書里,我們將向你展示一種全新的方式來思考健康。我們會把你帶到細(xì)胞層面,向你展示早衰的細(xì)胞長什么樣子,何種類型的損傷危害了你的身體。我們也會告訴你,這種破壞不但可以避免,甚至還可以逆轉(zhuǎn)。我們會帶你進(jìn)入更微觀的遺傳層面,進(jìn)入染色體。染色體末端的端粒(telomeres)由簡單重復(fù)、非編碼的DNA序列所組成。然而,隨著細(xì)胞分裂次數(shù)的增多,端粒會越來越短,當(dāng)短到不能再短的時候,就無法再保護(hù)染色體了。此時細(xì)胞就停止生長,進(jìn)入老化期或者走向凋亡。因此,端粒影響了細(xì)胞老化的速率。端粒磨損殆盡,細(xì)胞也就壽終正寢。然而,我們的實(shí)驗(yàn)室得出了一個重大發(fā)現(xiàn):染色體末端的端粒其實(shí)也可以延長——換言之,衰老是一個動態(tài)過程,可以加速、減緩,甚至逆轉(zhuǎn)。其他實(shí)驗(yàn)室也得出了同樣的研究結(jié)果。長久以來,我們都認(rèn)為衰老是一個單行道,人無可避免地走向死亡。當(dāng)然,人都會變老,但是老化也有快慢之別,關(guān)鍵就在于細(xì)胞是否健康。

圖2 染色體末端的端粒。每一個染色體末端的DNA都被一層特殊的保護(hù)蛋白包被著。圖中淺色區(qū)域顯示的就是端粒。本圖只是示意圖,并未按照實(shí)際比例繪制。盡管端粒中的DNA在染色體全部DNA中占不到萬分之一,但是對染色體的功能卻很重要
本書的兩位作者,一位是分子生物學(xué)家伊麗莎白(Liz),另一位是健康心理學(xué)家艾麗莎(Elissa)。伊麗莎白畢生致力于端粒研究,她的研究開啟了一個全新的科學(xué)領(lǐng)域。艾麗莎則一直專注于心理壓力研究。她研究過心理壓力在行為、生理及健康方面的害處,也研究過如何扭轉(zhuǎn)這些影響。我們的合作研究始于15年前,我們的研究推動了人們以全新的方式探究人類心智與身體的關(guān)系。我們發(fā)現(xiàn),端粒不僅簡單地執(zhí)行遺傳密碼安排給它的指令,端粒也在聆聽我們,會接收我們傳達(dá)的指令——這一點(diǎn)令我們吃驚,也讓其他科學(xué)同人感到不可思議。
其實(shí),我們的生活方式會“告訴”端粒使細(xì)胞老化加速,但它也會帶來相反的作用。你吃的食物、你對情緒壓力的應(yīng)對方式、你的運(yùn)動量、你的童年是否遭遇過挫折,甚至是你生活的地方是否安全、鄰居之間是否信任——所有這些因素似乎都會影響端粒,也都可能有助于預(yù)防細(xì)胞層面的早衰。簡言之,要延長健康年限,關(guān)鍵是維持健康的細(xì)胞再生。
健康的細(xì)胞需要再生
1961年,生物學(xué)家列奧納多·海佛烈克(Leonard Hayick)發(fā)現(xiàn),正常的人類細(xì)胞只能分裂有限的次數(shù),然后就會死去。細(xì)胞繁殖的方式是自我復(fù)制(稱為有絲分裂)。當(dāng)細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)室里的培養(yǎng)皿里生長的時候,它們起初會快速復(fù)制。隨著繁殖的進(jìn)行,海佛烈克需要越來越多的培養(yǎng)皿來盛放這些細(xì)胞。在早期生長階段,細(xì)胞繁殖得如此迅速,他不可能保留所有的細(xì)胞,否則,他和助手就會“用光實(shí)驗(yàn)室和研究中心所有的培養(yǎng)皿了”。海佛烈克把年輕階段的細(xì)胞分裂稱為“茂盛生長”。
不過,一段時間之后,細(xì)胞分裂就會停下來,仿佛它們累壞了。持續(xù)分裂時間最長的細(xì)胞大約能復(fù)制50代,大多數(shù)細(xì)胞實(shí)際上沒有達(dá)到這么久。最終,這些疲勞的細(xì)胞進(jìn)入了一個新的階段,他稱之為衰老期:它們?nèi)匀换钪?,但是永遠(yuǎn)停止了分裂。這被稱為“海佛烈克極限”,即人類細(xì)胞分裂的自然極限。啟動這種關(guān)閉機(jī)制的正是越來越短的端粒。
是否所有的細(xì)胞都會遭遇海佛烈克極限?不是的。在我們體內(nèi),許多細(xì)胞都在更新,包括免疫細(xì)胞、骨細(xì)胞、腸道細(xì)胞、肺細(xì)胞、肝細(xì)胞、皮膚及頭發(fā)細(xì)胞、胰腺細(xì)胞、心血管系統(tǒng)內(nèi)壁的細(xì)胞。它們需要不停更新來維持人體的健康。這些可以更新的細(xì)胞既包括那些可以分裂的正常細(xì)胞,比如免疫細(xì)胞、生殖細(xì)胞,也包括那些關(guān)鍵的干細(xì)胞,后者(只要健康)可以無限分裂。而且,不同于海佛烈克實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中的細(xì)胞,人體內(nèi)的細(xì)胞往往沒有自然極限,這是因?yàn)樗鼈冇卸肆C福╰elomerase)。健康的干細(xì)胞有足夠多的端粒酶,可以在我們有生之年持續(xù)分裂。這些細(xì)胞再生正是麗薩皮膚光滑、關(guān)節(jié)靈活的原因之一,也使她肺氣充足、呼吸順暢。這些新的細(xì)胞時刻不停地更新著身體組織和器官,細(xì)胞再生讓她感覺年輕、有活力。
從語言學(xué)角度觀察,“衰老期”(senescent)跟“老年的”(senile)是同源詞。在一定意義上,細(xì)胞進(jìn)入衰老期,也就是細(xì)胞老了。其實(shí),細(xì)胞停止分裂是好事,如果它們不停分裂,也可能會導(dǎo)致癌癥。但是,這些老年細(xì)胞也有壞處——它們茫然無措、疲憊不堪。它們的信息系統(tǒng)混亂了,無法向周圍的細(xì)胞發(fā)出正確的信息;它們無法像以前那樣執(zhí)行其功能,它們病了。對它們而言,茂盛生長期結(jié)束了。對你的健康而言,這會帶來嚴(yán)峻的后果。如果你體內(nèi)太多的細(xì)胞進(jìn)入了衰老期,你的身體組織就開始衰老了。比如,當(dāng)你的血管壁里有太多的衰老細(xì)胞,你的動脈就會硬化,你甚至可能患上心臟病。如果血液中對抗感染的免疫系統(tǒng)太老,無法鑒別出入侵的病毒,你也更可能患上流感或者肺炎。衰老細(xì)胞可能會泄漏出促炎癥物質(zhì),讓你感到疼痛或患上慢性疾病。最終,衰老的細(xì)胞經(jīng)歷程序性細(xì)胞凋亡,疾病年限開始了。
許多健康的人體細(xì)胞,只要端粒(及細(xì)胞其他關(guān)鍵成分,比如蛋白質(zhì))可以發(fā)揮功能,就能不斷分裂。在此之后,細(xì)胞就開始衰老了。最終,我們的干細(xì)胞也會衰老,細(xì)胞分裂的天然極限是我們過了七八十歲走進(jìn)疾病年限的原因之一。當(dāng)然,總有些人能活得更健康、更長久?,F(xiàn)在,活到80歲、90歲的人越來越多,活到100歲也已不是奇跡。在我們的下一代身上,這種趨勢將更為普遍。今天,世界上大約有30萬位百歲老人,而且數(shù)量會越來越多?;畹?0歲的人就更多了。根據(jù)目前的趨勢,今天在英國出生的孩子,1/3的人會活到100歲。然而,這100年里會有多少人被疾病年限的陰影籠罩?如果我們更好地理解細(xì)胞再生的機(jī)制,我們就可能讓關(guān)節(jié)移動更靈活,肺呼吸更順暢,免疫細(xì)胞更有效地對抗感染,心臟更好地泵血,大腦到晚年仍然機(jī)敏。
但是,有時候細(xì)胞分裂提前停止了,細(xì)胞提前進(jìn)入衰老期。在這種情況下,你就無法活到八九十歲了??ɡ庥龅木褪沁@種情況——她的疾病年限提前開始了??梢?,壽命是決定我們何時得病的主要原因,因?yàn)槟挲g反映了體內(nèi)器官的老化狀況。

圖3 衰老與疾病??傮w而言,年齡是慢性疾病的最強(qiáng)決定因素。本圖顯示了不同年齡的死亡率,包括65歲以上,以及最重要的4種慢性?。ㄐ呐K病、癌癥、呼吸系統(tǒng)疾病、中風(fēng)及其他心腦血管疾?。?。慢性疾病引起的死亡率在40歲之后開始增長,60歲以后急劇增長。來源:美國健康與人力資源部疾病控制與預(yù)防中心
在本章開篇,我們提出了一個問題:為什么人們衰老的速率不同?原因之一是細(xì)胞老化?,F(xiàn)在,我們要探討的是:什么導(dǎo)致了細(xì)胞提前衰老?
要回答這個問題,讓我們用鞋帶來打個比方。
端粒如何讓你感到衰老或者年輕?
你見過鞋帶兩端的塑料保護(hù)頭吧?它們叫作“帶箍”,作用是防止鞋帶散開?,F(xiàn)在,請設(shè)想你的鞋帶就是染色體,它們在你的細(xì)胞里攜帶著遺傳信息。端粒是一段特殊的DNA,就像這個“帶箍”,它們在染色體的末端形成了小小的“帽子”,保護(hù)遺傳材料不會散開。端粒就好比對抗衰老的“帶箍”,但是端粒會逐漸縮短。
以下是人一生中端粒長度的變化情況:

如果你的鞋帶末端磨損得太厲害,線都散了,鞋帶就不能用了。你大可把它扔了,細(xì)胞也一樣。當(dāng)端粒變得太短,細(xì)胞可能停止分裂。當(dāng)然,端粒不是細(xì)胞老化的唯一原因,正常細(xì)胞也會受到其他壓力的影響,只是我們尚未完全理解這些因素。

圖4 想一想你的鞋帶。鞋帶末端的“帶箍”象征著端粒?!皫Ч俊痹介L,鞋帶越不容易散開。對染色體來說,端粒越長,細(xì)胞內(nèi)的警報或染色體的融合就越少——染色體的融合會引起染色體不穩(wěn)定和DNA斷裂,對細(xì)胞來說,這是災(zāi)難
無論如何,端粒變短是人類細(xì)胞老化的一個主要原因,也是控制海佛烈克極限的機(jī)制之一。
你的基因影響了你的端粒,包括你出生時它的長度,以及端粒退化的速率。但好消息是,許多研究表明,我們可以介入端粒的這些變化,從而控制端粒的長度及穩(wěn)定性。
例如:
● 一些人面對困難情境時,會感覺受到了威脅——這種反應(yīng)與更短的端粒有相關(guān)性。我們可以用更正面、樂觀的態(tài)度,重新審時度勢。
● 一些身心訓(xùn)練比如冥想和氣功——都可以減輕壓力并且增加端粒酶,修復(fù)端粒。
● 有益心血管健康的健身運(yùn)動對端粒也有好處。我們描述了兩種簡單的健身計劃,可以幫助維護(hù)端粒,而且適合各種健身水平的人。
● 像熱狗這種加工肉類食品會傷害端粒,而新鮮的食物則對它們有益。
● 鄰里疏遠(yuǎn)、彼此陌生不信任,會有害端粒,無論你們的收入水平如何。
● 童年遭受過災(zāi)難事件的兒童,他們的端粒更短。把孩子從被忽視的環(huán)境(比如臭名昭著的羅馬尼亞孤兒院)里救出來,會部分逆轉(zhuǎn)這種后果。
● 雙親生殖細(xì)胞中的染色體直接傳遞給下一代,這意味著孩子的端粒直接來自父母。這也意味著,如果你的父母生活困頓,端粒變短了,他們可能把這樣的端粒傳給了你!如果你認(rèn)為自己正是如此,不必驚慌,端粒也可以變長。你可以通過后天的努力,讓端粒保持穩(wěn)定。這也就是說,我們自己的人生選擇可能會給下一代留下正面的細(xì)胞遺產(chǎn)。
端粒,別忘了端粒
說到健康的生活方式,你可能暗自長嘆一口氣,認(rèn)為自己做不了那么多。不過,有些人看到并理解了行動與端粒的關(guān)聯(lián),就能下決心改變,而且持之以恒。當(dāng)我(伊麗莎白)走進(jìn)辦公室的時候,同事有時跟我講:“看,現(xiàn)在我開始騎腳踏車上班了——我要使端粒變長!”或者,有人會說:“我已經(jīng)不喝含糖可樂飲料了。想到端粒要受多少苦,我就喝不下去了。”
本文摘自《端粒:年輕、健康、長壽的新科學(xué)》,為作者之一、伊麗莎白·布萊克本撰寫的引言。伊麗莎白因?yàn)榕c兩位同行一起發(fā)現(xiàn)了端粒和端粒酶在衰老中的作用,獲得了2009年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。澎湃新聞經(jīng)授權(quán)刊載此文,標(biāo)題為編者所擬。

《端粒:年輕、健康、長壽的新科學(xué)》,【美】伊麗莎白·布萊克本、艾麗莎·伊帕爾/著 傅賀/譯,湖南科學(xué)技術(shù)出版社,2021年9月版





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