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衰老是复杂的，一位生物学家解释了为什么没有两个人或细胞以相同的方式衰老，以及这对抗衰老干预意味着什么？
图：衰老的原因并不单一。没有两个人会以相同的方式衰老，事实上，任何两个细胞也是如此。 衰老是从细胞到环境等多种因素的综合结果。许多相互关联的过程决定了身体修复和从损伤中恢复的速度。什么是衰老？ 对衰老有许多不同的定义，但科学家们普遍同意一些共同特征：衰老是一个依赖时间的过程，导致人们更容易受到疾病、伤害和死亡的影响。这个过程既是内在的（当你自己的身体引起新问题时）也是外在的（当环境侵害损害你的组织时）。 您的身体由数万亿个细胞组成，每个细胞不仅负责其所在组织特有的一种或多种功能，而且还必须完成维持自身生存的所有工作。这包括代谢营养物质、清除废物、与其他细胞交换信号以及适应压力。 问题在于每个细胞中的每个过程和组件都可能被中断或损坏。因此，您的细胞每天都会花费大量能量来预防、识别和解决这些问题。 衰老可以被认为是由于无法预防或识别损伤和功能不良，或者在问题发生时没有充分或迅速解决问题而逐渐丧失维持体内平衡（身体系统之间的平衡状态）的能力。 衰老是这些问题综合作用的结果。数十年的研究表明，随着年龄的增长，几乎所有细胞过程都会受到更严重的损害。 修复 DNA 和回收蛋白质 大多数关于细胞衰老的研究都集中在研究 DNA 和蛋白质如何随年龄变化。科学家们也开始研究细胞中许多其他重要生物分子在衰老过程中所发挥的潜在作用。 细胞的主要工作之一是维护其DNA，细胞机器读取以产生特定蛋白质的说明书。DNA 维护涉及防止和准确修复遗传物质及其结合分子的损伤。 蛋白质是细胞的工人。它们进行化学反应、提供结构支撑、发送和接收消息、保存和释放能量等等。 如果蛋白质受损，细胞会使用 涉及 特殊蛋白质的机制 ，尝试修复损坏的蛋白质或将其送去回收。 类似的机制会将蛋白质移开或在不再需要时将其破坏。这样，它的成分可以在以后用来构建新的蛋白质。 衰老破坏了脆弱的生物网络 细胞内部成分、整个细胞、器官和环境之间的串扰是一个复杂且不断变化的信息网络。 当涉及创建和维持 DNA 和蛋白质功能的所有过程正常工作时，细胞内发挥特殊作用的不同区室（ 称为细胞器 ）可以维持细胞的健康和功能。 为了使器官正常运转，组成该器官的大多数细胞都需要正常运转。为了使整个有机体生存和繁荣，其体内的所有器官都需要良好工作。 衰老可能导致从亚细胞到有机体的任何这些水平的功能障碍。 也许编码 DNA 修复重要蛋白质的基因 已经受损，现在细胞中的所有其他基因更有可能被错误修复。 或者细胞的回收系统可能无法再降解功能失调的成分。甚至细胞、组织和器官之间的通讯系统也会受到损害，导致有机体对体内变化的反应能力减弱。 随机机会可能会导致分子和细胞损伤的负担不断增加，并且随着时间的推移，这些损伤的修复效果会逐渐减弱。 随着这种损害的累积，旨在修复它的系统也会受到损害。这导致了 随着细胞老化，磨损不断增加的循环。 抗衰老干预措施 生命细胞过程的相互依赖性是一把双刃剑：充分损害一个过程，所有与其相互作用或依赖于它的其他过程都会受到损害。 然而，这种互连也意味着支持一个高度互连的流程也可以改善相关功能。事实上，这就是最成功的抗衰老干预措施的工作原理。 没有阻止衰老的灵丹妙药，但在实验室中某些干预措施似乎确实可以延缓衰老。 虽然正在进行针对人类不同方法的临床试验，但大多数现有数据来自线虫、苍蝇、小鼠和非人类灵长类动物等动物。 研究最充分的干预措施之一是热量限制，即减少动物通常摄入的热量，同时又不剥夺它们必需的营养。 FDA批准的一种用于器官移植和一些癌症治疗的药物雷帕霉素似乎通过使用至少一部分 与热量限制在细胞中激活的相同途径来发挥作用。 两者都会影响信号中枢，引导细胞保存其拥有的生物分子，而不是生长和构建新的生物分子。 随着时间的推移，这种“减少、再利用、回收”的细胞版本会去除损坏的组件，并留下更高比例的功能组件。 其他干预措施包括改变 某些代谢物的水平、选择性破坏已停止分裂的衰老细胞、改变肠道微生物组和行为改变。 所有这些干预措施的共同点是，它们影响对细胞稳态至关重要的核心过程，这些过程通常随着年龄的增长而失调或功能失调，并与其他细胞维护系统相关。通常，这些过程是体内 DNA 和蛋白质保护机制的核心驱动力。 衰老的原因并不单一。没有两个人会以相同的方式衰老，事实上，任何两个细胞也是如此。随着时间的推移，您的基础生物学会以无数种方式出现问题，这些因素加起来会为每个人创建一个独特的衰老相关因素网络，这使得寻找一种适合所有人的抗衰老治疗方法变得极具挑战性。 然而，研究同时针对多个重要细胞过程的干预措施可能有助于改善和维持生命中大部分时间的健康。这些进步可以帮助人们在此过程中延长寿命。 本文作者艾伦·夸尔斯 (Ellen Quarles) 是密歇根大学分子、细胞和发育生物学助理教授。原文此前发表在The Conversation. |
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