有些研究人员宣称,我们都能健康地生活百来岁。那么,衰老实际上是能够治愈的疾病么?

在阿瑟 · 柯南 · 道尔(Arthur Conan Doyle)所著《男人垂暮》里,一位衰老的教授用猴子睾丸粉提取液给自己注射,企图恢复衰退着的性活力,这疗法倒有效;但是,令人不快的是,教授变成了粗野的人。

对江湖郎中挨家兜售以动物性器官为基础的怪诞的长生不老药的笑料中,衰老研究常成为靶的。但是,近些日子,嘲笑正渐渐减少。医学的进步,在维持老年生活方面远远超过其恢复年轻时的活力上。严酷的现实正推动着对衰老机理的新一轮攻关。

脆弱的骨骼、灰白的毛发、松垂的皮肤、健忘、免疫力丧失、癌症、中风,这些都是衰老的十分显著的特征。但在细胞内部,老年则是另一番景象。染色体随机突变加快;其端部被损耗;分子残粒堆积;各种膜被损耗,其表面粗糙。最大的潜在危害在于,特定基因的活动出现了怪事:有益的,停止了活动;不那么想要的,却不可思议地突然活化了。这些变化,就是有些老年学家企图阻止或逆转的;他们相信,在漫长的生命过程中,衰老不一定是不可避免的结果。

这新思想的高明之处可以从Geron公司的光亮的小册子里看出。该公司是世界上专门开发治疗衰老药物和疗法的首家生物工程公司,该公司的名字与标志——DNA双螺旋中的一个沙漏——可不是瞄准着小说描写的寻找永远年青的基因的科学家。位于旧金山郊外的Geron实验室是实实在在的。科学家们的雄心壮志也是实在的。去年,Geron公司的科学指导卡尔文 · 哈莱(Calvin Harley)自豪地告诉《新科学家》记者 :“我们希望应用药物使发生于衰老时的基因其反常表达逆转,从而延长细胞的寿命。”例如,当皮肤细胞衰老时,其基因不断生产出一种能裂解蛋白质、引起皱纹的胶原酶。老年时,基因活动之其它转变累及免疫细胞,使它们对信息分子及病原体不起反应,按哈莱的观点,这些转变如同疾病时才发生的事那样不可接受。这也是很多80多岁人的共同向往。得克萨斯州的百万富翁密勒 · 夸尔斯(Miller Quaries)甚至出资10万美元,以奖励“治愈老年病”的发明者。可是81岁的夸尔斯,把这笔资金投到其它方面,可能更潇洒一些。当问及研究衰老的专家,他们虽信心十足,多数人却说,在搞清细胞衰老机理和对付细胞衰老之间,有许多不同。

根本的分歧

或许夸尔斯更关心的是,找到防止衰老的最可能成功的途径。有些生物学家相信,对DNA、蛋白质和细胞的随机损害的加快,实际上构成衰老之全部。,这一学派十分重视发展新方法来限制细胞里氧化所生之氧自由基与其它有潜在危害之副产品带来的损害。但是,另一些学者认为,老年衰退——组织失去生成新细胞的能力,积累太多的老细胞——有更深层的原因。这一学派主张,延缓衰老办法在于防止端粒(telomere)的损耗。端粒乃位于染色体端部之DNA的非编码片断,

一件事十分清楚,就是对衰老机理的新认识,正以前所未有的快速度出现。以对沃纳氏综合征(成人早老症)为例。罹患这种罕见病的人,20多岁即形容枯槁。可以预见,他们将在40岁或50多岁时,死于过早的动脉栓塞或心脏病。这都是由于他们携带一个有缺陷的基因的二枚复制体。这些年来,老年学家只能推测沃纳综合征患者的基因缺陷如何加速衰老。今年4月,华盛顿大学分子遗传学家吉拉特 · 舒仑伯格(Gerard Schellenberg)领导的研究小组发表在《科学》上的开拓性的研究证明,沃纳氏综合征患者突变的基因所编码的是解旋酶一类的酶。

解旋酶使DNA双螺旋结构解离,其功能是生死攸关的 :基因活化前,以及分裂细胞中健康的复制染色体进入新细胞前,DNA必需被解旋。在沃纳氏综合征患者,这二个生命功能,两者或其一,都可能被累及。但对他们衰老得如此之快的主要解释,是解旋酶能使各种修复酶拣出除去,从而经常产生威胁基因与染色体之完整的随机突变与开裂。

额外基因额外寿?

此刻,舒仑伯格与大卫 · 盖拉斯(David Galas)正在小鼠中寻找与沃纳氏综合征致病基因相对应的基因,以便培育携有突变解旋酶酶基因之转基因小鼠(大卫 · 盖拉斯是首席科学家,其达尔文分子生物技术公司曾协助搜索沃纳氏综合征的致病基因)。这样的小鼠非常易患沃纳氏综合征患者罹患的那种癌症和心脏病。如果成功,该公司将迅速把这种小鼠作为研究老年疾病的“研究工具”,从而推向市场。

可是,老年学家还渴望同时知道另一问题的答案。如果因缺乏解旋酶而加速衰老,那么,用基因工程技术使实验动物携有额外的解旋酶基因,能否使它活得更长些呢?如果答案是肯定的,那将提示,在人类,提高解旋酶水平也能延长寿命。但多数研究人员对此持怀疑态度。盖拉斯指出,提高细菌的解旋酶水平,只能杀死它们。曼彻斯特大学生物老年学教授托姆 · 柯克伍特(Tom Kirkwood)不同意把解旋酶看作人类衰老的最重要的一环。他说,“解旋酶基因可能只是使我们身体维持良好状态的颇大的复杂基因网的一个组成”。支持这一观点的证据如,有些组织,特别是脑细胞组织,不受突变解旋酶基因之损害,却像正常组织一样地变老。

此外,临到预防由于DNA与蛋白质受损之衰老,加强修复系统就是一个途径。另一途径,首先抑制损害发生之速度。例如,亚利桑那大学的杰夫 · 波林(Jeff Poulin)与马格利特 · 凯(Marguerite Kay)等最近报道,摄入高剂量维生素E后,小鼠的大脑与免疫细胞,其蛋白质受损之速度,较之正常饮食小鼠者为慢。这证实了认为抗氧化剂维生素能中和易于反应的自由基,或至少从理论上能延缓细胞衰老的一系列研究。研究人员现在需要回答的问题是,摄入抗氧化剂能否也延缓整个机体之衰老。

同时,健康迷们非常关心抵消细胞里因食物氧化而产生有害副产品的各种方法。几十年来,生物学家已知饲料粗糙的鼠类和小鼠的寿命,较之饲料正常者高出30~40%。美国衰老研究所乔治 · 罗斯(George Roth)领导的研究小组现正观察灵长类动物是否也有同样现象。在过去的9年里,他们监测着在各种饲料下大约200多只捕获的松鼠和恒河猴的老化情况。

低能氧化

今年,罗斯等报道,使猴子摄入食物连续几个月减少30%,可导致其体温下降约1�B匏谷衔獗砻鳎拗粕闳氲目防锟傻贾孪赴哪芊绞椒⑸拘愿谋洌辽僭诙唐谀谑侨绱恕�/p>

捕获的恒河猴其正常寿命为30~40年|所以,罗斯等要搞清最低限量的摄入能否延长灵长类的寿命,需要一个漫长的时间。但,迄今猴类对摄入锐减在代谢上的反应,极似鼠类和小鼠。罗斯说,缩食的猴,应能比正常的猴多活十几年。

罗斯说,很多愿意仿效他的饥而孱的猴子的人向他请教,使他应接不暇。诚然,有些向往人瑞者已为长寿而缩食。例如,加利福尼亚大学的生物学家罗依 · 渥尔福特(Roy Walford)为了活到不可思议的120岁,每天只摄入不足量的1800卡路里(大多数人要吃300卡路里)。这对大多数人来说,恐难做到。

这就是为什么罗斯渴望揭示缩食有延寿功效之分子机理的原因。他说,发现了这些,就打通了设计药物之路;这种药物可使细胞误以为处于缩食状态,而实际上处于正常供应状态。罗斯提出的是既要满足食欲,又能延长寿命的途径。

只是研究尚处于非常早期阶段,有个假说认为,细胞的老化是由于糖分子与蛋白质及其它生命分子形成复合体,从而粘住了机体的部件。减少卡路里——减慢细胞内释放糖之速率——能使上述过程减速。但罗斯争辩说,减少细胞之能量,不等价于减慢代谢速率,它也可提高保护DNA和蛋白质免受自由基与其它毒物损害的特种基因与酶的活性。

解决衰老问题的最根本途径是,放慢从生到死的生物学时间表。蒙特利尔麦吉尔大学的西格弗里特 · 黑吉米(Siegfreid Hekimi)等已培育成突变了的线虫,证明对于简单的生物,放慢生物学时间表是办得到的。运动、排便、老化,凡是你提出来的,这些线虫都放慢速度或较少发生。不管是影响了什么基因,黑吉米感到,这些线虫之所以较慢衰老,是由于它们的细胞里较少食物氧化,因此产生自由基较少。

迄今还没有人提出,应把同样的基因突变移植到人类。开始时,这样的基因可能不适宜于人类。再者,不是每个生物学家都把人类的衰老看作就是分子受损与修复间的比赛。有些人认为,不发生于线虫成虫的细胞分裂,可能是人类衰老问题中重要的一环。

除非不断得到恢复,实验室培养的细胞分裂有限次数后,就耗尽其所储的能量。它们就“显老”了。它们没死,但停止了分裂,不能再产生新的DNA,至少,在组织培养里,寿命短的种类的细胞,较之寿命长的种类的细胞,在较少几次分裂后即倾向显老。80岁老人的皮肤细胞,将较胎儿皮肤细胞更快耗尽所储能量。

关键的问题是,同样的耗尽状态,能否发生于活组织中的细胞?有些老年学家坚持,如果回答是肯定的,这就能解释细胞高速分裂的组织(例如皮肤与免疫系统)的衰老。过去,许多生物学家对此持怀疑态度。他们坚持,这样的组织有替换衰老或受损细胞的巨大的过剩能力I显老的细胞积聚于皮肤组织这样关键的证据是找不到的,现在,加利福尼亚大学的分子生物学家朱狄斯 · 甘比西(Judith Campisi)及其他研究人员正重提这一假说。

去年,甘比西的研究小组发现了显老细胞的分子标记物——异常型半乳糖苷酶。以此为判别标准,研究人员发现,30多岁的人其皮肤几无显老的细胞,而七、八十岁的人的真皮表皮里,却有多簇显老细胞。这个研究帮助消除了甘比西自己的怀疑。她说:“两年前,我是完全不相信细胞显老与衰老有关的;但是,现在我改变了想法”

难控制的显老细胞

当身体内的分裂细胞耗尽能量时,人们会朴素地期望它们成为和善的“退休”细胞,它们的不好,只是占据丁空间,这空间如让给有活力的细胞则更好。

甘比西的研究小组已经证明,“在这些显老的细胞里,许多蛋白质、基因和酶过程都改变了”。请注意,这些改变是以对健康组织有害的方式进行的。例如,显老的皮肤细胞生成引起皱褶的胶原酶,动脉、肠道及其它器官上的内皮细胞分泌能激发损伤组织炎症的白介素-1。

那么,从理论上讲,防止细胞显老有助于延缓衰老。但怎么做?哈利及其同事正全速寻找他们相信有助提供答案的基因,并押上公司的命运,作孤注一掷了。

这个基因携有端粒酶的密码,能防止端粒(染色体之末端)之缩短,所有人类细胞携有这个基因,但几乎不打扰它启动生产端粒酶,只有恶性肿瘤细胞才这样做。在过去的18个月里,端粒酶的名声已广为传播,更因其有助于肿瘤细胞获得危险的永生之证据而引起轰动。仅这一项,使得端粒酶基因成为热门资产。一旦找到该基因,诊断和监测癌症的新试验,试验针对端粒酶的抗癌药的转基因动物,全都成为可能。如果哈利等在其它方面也是对的,那么,该基因的科学价值和商业价值还要高。研究人员相信,癌细胞使人致命的物质,也能用来使健康细胞保持年青。这个悖论的道理,在于端粒酶运作的细节。

在细胞不断分裂过程中,端粒逐渐损耗殆尽,以致染色体不能再正常复制,DNA冒受损或丢失之虞。端粒萎缩了的细胞必须停止分裂,否则,就有癌变危险。哈利等宣称,简言之,端粒的损耗就像细胞内定时炸弹在一分钟一分钟地过去。定时炸弹爆炸时,受损的细胞显老,以控制其损害。

但是,在有些细胞,端粒酶能打湿导火索,停止端粒之缩短。以精子为例。这些细胞在睾丸里不管分裂多少次,它们的端粒从未缩短,因为其端粒酶总是充满活性。位于达拉斯的西南医学中心的癌生物学家裘利 · 赛(Jerry Shay)等最近报道,端粒酶在胚胎细胞里也充满活性,这解释了在子宫时胚胎细胞为何能如此迅猛地分裂。这样说来,人为地伸长端粒来保持成熟细胞的年轻,也是可能的。

3个月前,赛及其同事伍往林 · 莱特(Woodring Wright)提出了首次的探索性的证据,在实验室培养中,人为伸长端粒的细胞有较长的寿命。在寻找缩短癌细胞端粒的方法时,研究人员无意中发现一类使癌细胞端粒伸得更长的DNA样分子。使这些癌细胞与正常细胞融合,产生了非癌杂交细胞,其端粒长度与寿命,约为正常杂交细胞的两倍。

按莱特的观点,在衰老问题上,这是“端粒的长度是计数细胞分裂的计时器的强有力的证据”。但是,许多生物学家持保留态度。他们等待找到端粒酶基因,等待公认的关键试验——操纵实验小鼠之基因,观察是否较长的端粒意味着较长的小鼠寿命。

永远年轻

缺乏决定性实验,并未能使端粒迷者免于狂热。在今年初美国出版的乐观得发烧的书《逆转人类衰老》里,美国神经科学家迈克尔 · 福塞尔(Michael Fossel)医生臆测未来充满百岁老人的世界,感谢他所谓的“端粒疗法”。福赛尔说,端粒酶是每位退休基金经理的梦魇。他认为,科学家正处于发现操纵端粒酶重新设定决定细胞寿命端粒钟的前夕,其结果将是一代人瑞。福塞尔写道,“不必到2015年,端粒疗法将能提供给我们大家……所有人类历史上最显著的变化将开始。”

对福塞尔过火的臆测,老年学家的反应不一,从觉得可笑到舆论震惊。他们说,发现启动人体特种组织细胞内端粒酶之药物或基因疗法不是容易的事。也不清楚,对正常缺乏这种酶的细胞这样做是否安全。毕竟,癌细胞有高水平的端粒酶。有些老年学家甚至提出问题,细胞在分裂时损耗端粒,是否真的与衰老有关?他们指出,有很长端粒的小鼠,寿命却很短。

对此,端粒迷给予反击。例如,哈莱及其同事已经提出证据,像受到胆固醇斑块及其它压力损害的中年人动脉内壁那样常需替换细胞的组织,其端粒缩短异常地快。

有两个研究小组很快将提出证据,证明在实验室培养的艾滋病患者的T细胞,较之同年龄健康人的T细胞,不仅分裂次数少些,而且其端粒也较短。这提示,HIV感染使免疫系统加速衰老。

赛提出,延缓免疫系统衰老的一个途径是,从早期感染的患者取出T细胞,用端粒酶使其端粒再生长。等到患者发病时,返还这些恢复活力的T细胞。不管端粒酶疗法应用于艾滋病还是衰老,它都是利剑的双面刃。细胞衰老可能是身体防止早年生长肿瘤的众多机制之一。

[New Scientist,1996年6月22日]