老年黑人夫婦 7 8 雖然有些人的實際年齡可能較老,但他們的生物學年齡可能要年輕得多。 FangXiaNuo/E+ 來自 Getty Images

你可能認識某個人 慢慢老去,看起來比出生日期年輕幾歲。 而你可能看到了相反的情況——一個人的身體和思想似乎比其他人更容易受到時間的摧殘。 為什麼有些人似乎能順利度過黃金歲月,而另一些人則在中年時生理上陷入困境?

我有 致力於老齡化領域 在我整個科學生涯中,我在密歇根大學教授衰老的細胞和分子生物學。 衰老研究往往不是要找到一種方法來解決老年時可能出現的所有問題。 相反,過去一兩年的研究表明,衰老是一個多因素的過程,沒有任何單一的干預措施可以阻止這一切。

什麼是衰老?

關於衰老有許多不同的定義,但科學家們普遍同意 一些共同特徵:衰老是一個與時間相關的過程,導致更容易受到疾病、傷害和死亡的影響。 這個過程既是內在的(當你自己的身體引起新問題時)也是外在的(當環境侵害損害你的組織時)。

你的身體由以下部分組成 數万億個細胞,並且每個細胞不僅負責其所在組織特有的一項或多項功能,而且還必須完成維持自身生存的所有工作。 這包括代謝營養物質、清除廢物、與其他細胞交換信號以及適應壓力。


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衰老是由許多生理因素造成的。

問題在於每個單元中的每個進程和組件 可能會被中斷或損壞。 因此,您的細胞每天都會花費大量能量來預防、識別和解決這些問題。

衰老可以被認為是逐漸喪失 維持體內平衡 – 身體系統之間的平衡狀態 – 要么無法預防或識別損傷和功能不良,要么無法在問題發生時充分或迅速解決問題。 衰老是這些問題綜合作用的結果。 數十年的研究表明,隨著年齡的增長,幾乎所有細胞過程都會受到更嚴重的損害。

修復 DNA 和回收蛋白質

大多數關於細胞衰老的研究都集中在研究 DNA 和蛋白質如何隨年齡變化。 科學家們也開始研究細胞中許多其他重要生物分子在衰老過程中所發揮的潛在作用。

細胞的主要工作之一是維護其DNA——細胞機器讀取以產生特定蛋白質的說明書。 DNA 維護涉及防止並準確修復遺傳物質及其結合分子的損傷。

蛋白質是細胞的工人。 它們進行化學反應、提供結構支撐、發送和接收消息、保存和釋放能量等等。 如果蛋白質受損,細胞就會使用 機制涉及 特殊蛋白質 要么嘗試修復損壞的蛋白質,要么將其送去回收。 類似的機制會將蛋白質移開或在不再需要時將其破壞。 這樣,它的成分可以在以後用來構建新的蛋白質。

衰老破壞了脆弱的生物網絡

細胞內部成分、整個細胞、器官和環境之間的串擾是一個複雜且不斷變化的信息網絡。

當涉及創建和維持 DNA 和蛋白質功能的所有過程正常工作時,細胞內的不同區室發揮著專門的作用 - 稱為細胞器 – 可以維持細胞的健康和功能。 為了使器官正常運轉,組成該器官的大多數細胞都需要正常運轉。 為了使整個有機體生存和繁榮,其體內的所有器官都需要良好工作。

衰老可能導致從亞細胞到有機體的任何這些水平的功能障礙。 也許是一個 編碼 DNA 修復重要蛋白質的基因 已經受損,現在細胞中的所有其他基因更有可能被錯誤修復。 或者也許是細胞的 回收系統 無法再降解功能失調的組件。 即便是 通訊系統 細胞、組織和器官之間可能會受到損害,使有機體無法對體內的變化做出反應。

隨機機會可能會導致分子和細胞損傷的負擔不斷增加,並且隨著時間的推移,這些損傷的修復效果會逐漸減弱。 隨著這種損害的累積,旨在修復它的系統也會受到損害。 這導致了 磨損加劇的循環 隨著細胞老化。

抗衰老干預措施

生命細胞過程的相互依賴性是一把雙刃劍:充分損害一個過程,所有與其相互作用或依賴於它的其他過程都會受到損害。 然而,這種互連也意味著支持一個高度互連的流程也可以改善相關功能。 事實上,這就是最成功的抗衰老干預措施的工作原理。

沒有什麼靈丹妙藥可以阻止衰老,但在實驗室中某些干預措施似乎確實可以延緩衰老。 雖然正在進行針對人類不同方法的臨床試驗,但大多數現有數據來自線蟲、蒼蠅、小鼠和非人類靈長類動物等動物。

研究得最好的干預措施之一是 熱量限制,這涉及減少動物通常攝入的熱量,同時又不剝奪它們必需的營養。 FDA 批准的用於器官移植和某些癌症治療的藥物 稱為雷帕黴素 似乎可以通過使用至少一個 相同路徑的子集 熱量限制在細胞中激活。 兩者都會影響信號中樞,引導細胞保存其擁有的生物分子,而不是生長和構建新的生物分子。 隨著時間的推移,這種“減少、再利用、回收”的細胞版本會去除損壞的組件,並留下更高比例的功能組件。

熱量限制對衰老的影響仍在研究中。

其他干預措施包括改變 某些代謝物的水平, 有選擇地 破壞衰老細胞 已經停止分裂,改變 腸道微生物組行為改變.

所有這些干預措施的共同點是,它們影響對細胞穩態至關重要的核心過程,這些過程通常隨著年齡的增長而失調或功能失調,並與其他細胞維護系統相關。 通常,這些過程是體內 DNA 和蛋白質保護機制的核心驅動力。

衰老的原因並不單一。 沒有兩個人會以相同的方式衰老,事實上,任何兩個細胞也是如此。 隨著時間的推移,你的基礎生物學有無數種方式會出錯,這些加起來就為每個人創建了一個獨特的衰老相關因素網絡,從而使你能夠找到適合自己的方法。 一刀切的抗衰老治療 極具挑戰性。

然而,研究同時針對多個重要細胞過程的干預措施可能有助於改善和維持生命中大部分時間的健康。 這些進步可以幫助人們在此過程中延長壽命。談話

關於作者

艾倫·誇爾斯,分子、細胞和發育生物學助理教授, 密歇根大學

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