美国:长寿药或成真 实验小鼠寿限延长12%2
[b]控制衰老[/b]TOR蛋白可以影响衰老进程的看法,形成于20世纪90年代中期的一系列发现:饥饿状态下,细胞会降低TOR蛋白的活性,抑制自身生长。其实在此之前,老年学家就已经观察到类似的现象:1935年,美国康奈尔大学的营养学家克里夫·麦凯伊(Clive McCay)发现,减少幼鼠的食物供应,可使它们生长发育变慢,寿命延长。从那以后,还有很多研究都证实,限制能量摄入,可以延长从酵母、蜘蛛到狗的多个物种的最大受限,而且初步研究还表明,在猴子中也有类似的效应。如果从幼年起,恒河猴就减少三分之一的能量摄入,可使寿命延长30%~40%,机体老化得到明显遏制,使老年恒河猴看上去年轻而[url=http://health.huanqiu.com/][color=#000]健康[/color][/url]。
尽管这种做法并非总是有效,比如有些实验小鼠的寿命反而会缩短,但大量证据表明,限制能量摄入确实可以让老年人更健康,就像那些恒河猴一样。因此,对于研究机体老化的科学家来说,找到一种药物,在不用限制人们饮食的情况下,就可以起到改善老年健康的作用,这绝对是大功一件。
到本世纪初,科学家对TOR蛋白的了解已经非常深入,他们推测,阻断TOR蛋白在细胞中的种种作用,就可以起到类似能量限制的效果。2003年,瑞士弗里堡大学的访问学者、匈牙利科学家蒂伯·维莱(Tibor Vellai)在研究线虫时,得到了抑制TOR蛋白活性可以对抗衰老的首个证据:通过基因技术,阻止TOR蛋白的合成,可使线虫的寿命延长两倍。一年后,美国加州理工学院的潘卡基·卡帕西(Pankaj Kapahi)发现,抑制TOR蛋白的活性也能延长果蝇的平均寿命,抵消高能量摄入带来的不利影响,就像果蝇一直在限制能量摄入。2005年,当时任职于华盛顿大学的布莱恩·肯尼迪(Brian Kennedy)和同事在研究中,再次证明了TOR蛋白与衰老间的关系:他们阻断酵母的TOR信号通路后,酵母细胞的寿命延长了。
这些以及其他关于TOR蛋白的研究特别让人感兴趣的原因是,它们证明了,抑制TOR蛋白的活性不仅具有能量限制的效果,还能像某些突变基因一样,延长动物的寿命。这些突变基因就是所谓的“长寿基因”(gerontogene),首个这类基因是在10多年前发现于蛔虫体内——后来的研究表明,“长寿基因”的作用机制是阻断胰岛素信号通路。衰老一直被认为是一个极端复杂的过程,但上述发现却表明,通过改变单个基因,是可以显著延缓衰老过程的,这为药物延缓衰老提供了可能性,也使老年医学成为一个热点研究领域。在20和21世纪之交,科学家又在小鼠中相继发现了多种“长寿基因”,它们会阻断生长信号,比如由胰岛素以及与其极为相似的一种激素——胰岛素样生长因子1(insulinlike growth factor 1)携带的信号。2003年,一个携带“长寿基因”的小鼠打破了长寿纪录:它存活了近5年时间,而一般情况下,实验室小鼠的寿命不会超过两年半。这些发现让科学家更加相信,衰老是可以延缓的。
你或许认为,TOR蛋白、能量限制以及“长寿基因”间的关联,会使科学家加快步伐,检验雷帕霉素在延缓哺乳动物衰老进程上的效果,但实际上,直到本世纪的首个10年快要结束时,“科学家都没有认真对待TOR蛋白,”美国得克萨斯大学巴夏普长寿与衰老研究所的老年医学家史蒂文·奥斯塔德(Steven Austad)说。这是因为雷帕霉素是免疫抑制剂,长期广泛应用会对哺乳动物产生毒害作用。不过,奥斯塔德的一位同事泽尔顿·戴夫·夏普(Zelton Dave Sharp)在回顾了TOR相关的多项研究之后,却产生了不同的想法。2004年,在他的游说之下,一项针对寿命期限的小鼠研究开展起来——在研究中,工作人员会长期给小鼠喂食雷帕霉素。
起初,这项由美国国家老年研究所资助的研究并不被人看好,因为小鼠的初次给药时间太晚,在小鼠20个月大时才给药,这已相当于人类60岁。在这种前提下,即使限制能量摄入,也不能有效延长老龄小鼠的寿命。所以在当时,“没有一个人相信雷帕霉素会起作用,”奥斯塔德说。但到2009年,这项研究却取得了历史性突破:参与研究的三个美国实验室——巴夏普长寿与衰老研究所的兰迪·斯特朗(Randy Strong)实验室、杰克逊实验室的戴维·E·哈里森(David E. Harrison)小组和密歇根大学安阿伯分校的理查德·A·米勒(Richard A. Mille)实验室共同报告说,与对照组小鼠相比,雷帕霉素使老年雄鼠和雌鼠的寿命分别延长了惊人的28%和38%,最大寿限则分别延长了9%和14%。
这项让人兴奋的研究结束之后,其他科学家迅速跟进,他们的研究也都突显了TOR蛋白在衰老过程中的重要作用。英国伦敦大学学院的科学家发现,一种名为S6K1的基因可以编码一种酶,能增强mTOR蛋白的作用,因此抑制该基因的表达后,雌鼠便不容易患老年疾病,最大寿限也得到延长(奇怪的是,这种方法对雄鼠无明显作用)。另外,首次在小鼠实验中取得突破的那三个美国实验室还发现,从小鼠9个月大时开始喂食雷帕霉素,与在20个月大时喂食的效果相同,这说明雷帕霉素主要在老年期发挥作用,可能是因为在老年期,身体机能开始减退,疾病多发,而雷帕霉素的作用就是阻止这些疾病的发生。
抑制TOR蛋白的活性可以延长多个物种的寿命,对于研究衰老的科学家而言,这一事实就像是在一片分子迷雾中突然亮起的一盏明灯。不过,这并不是说其他与衰老相关的通路就不重要。实际上,老年医学家越来越有这样一种看法:能量限制所影响的生理途径,属于一个很复杂、有很多分支的网络,而这个网络可以用多种方法加以“校正”,使动物的衰老过程不会衍生疾病。网络的组成单元包括一些胰岛素相关的酶和蛋白质,比如可在细胞中触发应激反应的FoxO蛋白。还有很多证据表明,在哺乳动物中,去乙酰化酶可以引起类似于能量限制的效应,而且在某些环境下,它还会参与抑制TOR蛋白的活性。不过,至少在很多动物(可能也包括人类)中,TOR蛋白似乎才是这个网络的“CPU”,它会综合各种输入信息,控制机体的衰老速率。
[b]寻找人类的“雷帕霉素”[/b]
如果TOR蛋白是衰老的加速器,我们有什么办法阻止它发挥作用?雷帕霉素基本排除在外,因为它有严重的副作用,例如升高胆固醇水平,导致贫血和阻碍创伤修复过程。
二甲双胍(metformin)也许是一种选择,但还需要很多研究来检验它的作用。这种药物最常用的用途是治疗糖尿病——数百万人长期服用,以降低血糖水平。虽然具体机制尚不清楚,但它确实能阻断TOR信号通路,激活另一个与衰老相关的酶AMPK(能量限制也可以激活该酶),促进细胞的应激反应。在小鼠实验中,科学家还发现,二甲双胍在基因层面上的作用,类似于能量限制的效果,而且一些证据表明,这种药物也许能提高啮齿类动物的最大寿限。要知道二甲双胍在人类中是否也有类似于能量限制的效果,可能还得等待几年。现在,科学家正在做严格的小鼠实验,看它是否真能延长寿命。
如果能达到雷帕霉素在小鼠中的效果,那么人的平均寿命将延长5~10年,这是一个巨大的进步。因为在上个世纪里,发达国家的人口寿命已经有了十足的进步,要想十尺竿头更进一步,就会像顶级运动员想要进一步提高哪怕一丁点儿成绩一样艰难——美国人的平均寿命在20世纪增长了50%以上,而在过去10年,只增长了不到2%(20世纪,[url=http://china.huanqiu.com/]中国[/url]的人口平均寿命从30岁左右增长到2000年的71.4岁,增幅超过100%;而在本世纪头十年,从2000年的71.4增长到2009年的73.05,增幅约2.3%)。
由于我们已经尽可能降低了新生儿及幼儿死亡率,延长寿命只能寄希望于降低老年病的发病率和致死率,而老年病治疗费用的[url=http://www.huanqiu.com/qnews/7.html]爆炸[/url]式增长说明,这实在是一个高难度任务。但是,延缓衰老的药物却可以做到这一点:它们相当于预防性药物,可以阻止或延缓老年痴呆、骨质疏松、白内障、癌症、肌肉萎缩、耳聋甚至皱纹这样的老年疾病的发生和发展,就像控制血压和血脂的药物能预防心脏病一样,提高我们的生活质量,让生命一直充满活力,直到死去。
研发抗衰老药物并不容易,其中一个障碍就是难以客观衡量人的衰老速度。建立一个好的评判标准,有助于科学家判断一种潜在药物的有效性,这样就避免了,必须要开展一项费时费力的临床实验后才能作出判断。但不管怎样,寻找安全有效的抗衰老药物都值得我们为之努力,即使不能延长寿命,只要能改善老年人的健康,也是大功一件。
谁能想到,50年前的一瓶土壤样本会造就如此重要的研究成果,会对人类未来产生如此深远的影响。
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