日內(nèi)瓦大學(xué)醫(yī)學(xué)院 瑞士生物信息學(xué)研究所 奇云諾德CIO 所有生物醫(yī)學(xué)研究的目標(biāo)都是讓人活的更健康、更久;雖然“所有”這個(gè)詞有些夸張,但離事實(shí)并不遠(yuǎn)。本文試圖囊括近些年在人類長(zhǎng)壽這個(gè)話題上的研究進(jìn)展,包括生物、醫(yī)學(xué)、心理學(xué)和社會(huì)科學(xué)等等領(lǐng)域。 讓線蟲壽命加倍的基因 由于社會(huì)倫理等方面的問題,直接用人做實(shí)驗(yàn)當(dāng)然是不受鼓勵(lì)的;動(dòng)物模型作為人的替代于是一直走在長(zhǎng)壽研究的前列。使用動(dòng)物模型的好處還在于可控的培養(yǎng)環(huán)境,以使得基因的作用在沒有其它因素干擾的情況下最大化地表現(xiàn)出來。 秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegans)是一種長(zhǎng)度僅有1.5厘米、壽命平均2~3周的線蟲(屬線蟲動(dòng)物門);因其壽命較短,常被用來研究如何延長(zhǎng)壽命。 Daf-2及其所在的代謝通路是最早發(fā)現(xiàn)的與長(zhǎng)壽相關(guān)基因之一;辛西婭·肯尼婭(Cynthia Kenyon)是最早的研究者[1]。她發(fā)現(xiàn),這個(gè)基因被破壞之后,線蟲的壽命增加了一倍[2]。最重要的是,daf-2突變真正做到了延緩衰老,即:到了正常線蟲老年期的突變線蟲還很年輕、活躍,而且有繁殖能力(見[2]內(nèi)的相關(guān)視頻)。 那么人是否也有這個(gè)daf-2基因,它的突變是否也能增加人的壽命呢?答案是肯定的。曾有人針對(duì)紐約市阿什肯納茲猶太人做了研究;我們大多數(shù)人能夠活到70歲或者80歲,只有少數(shù)人能活到90或100歲。研究人員發(fā)現(xiàn),那些活到90歲及更久的人,更有可能有daf-2變異[2]。也就是說,線蟲的研究在人類也是適用的。 我們想長(zhǎng)壽,但不想茍延殘喘!那么接下來的問題就是:這個(gè)基因的突變會(huì)有什么副作用嗎?我們可以活得更久,但會(huì)不會(huì)活的質(zhì)量因此而降低呢?答案是否定的。一般情況下人們變老時(shí),一些所謂的老年病比如老年癡呆、心臟病就會(huì)出現(xiàn),或者更可能患上癌癥。研究表明,daf-2突變的人對(duì)這些病更有抵抗力,發(fā)病率更低;他們幾乎不得癌癥,就算得了,也沒有那么嚴(yán)重[2]。
這背后的機(jī)理又是什么呢?這要從FOXO蛋白談起。FOXO是一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子,當(dāng)它進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)時(shí),可以啟動(dòng)大量基因表達(dá),包括許多保護(hù)細(xì)胞和組織、以及修復(fù)損傷相關(guān)的基因,比如一些抗氧化基因。這些基因產(chǎn)物的功能是幫助其它蛋白更好的發(fā)揮作用,并且更快的去除那些受損的蛋白。完好的daf-2蛋白會(huì)阻止FOXO進(jìn)入細(xì)胞核。這就是為什么daf-2突變后線蟲活得更好更健康的秘密。此外,在daf-2突變的線蟲體內(nèi),DNA修復(fù)相關(guān)基因活性也較高;免疫系統(tǒng)也較活躍[2, 3]。 那為什么正常情況下daf-2一定要阻止FOXO呢?這是進(jìn)化選擇的結(jié)果。研究表明,F(xiàn)OXO通常在逆境如食物不夠或者線蟲受傷時(shí)才會(huì)被激活;FOXO所調(diào)控的眾多基因也都是應(yīng)激反應(yīng)的一部分,并非日常生活中所必需的。因此,F(xiàn)OXO活躍時(shí)會(huì)額外消耗大量的資源。而在進(jìn)化過程中,資源在大多數(shù)時(shí)候都是有限的;因此,讓線蟲活下去,比讓它活得久更為重要。 這一點(diǎn)對(duì)于人類也是相同的。在人的進(jìn)化過程中,食物短缺的時(shí)期遠(yuǎn)多于食物豐富的時(shí)期。人類身體可以生育的時(shí)間大約在20歲(性成熟)到55歲(更年期)之間。從物種生存的角度講,活更久是沒有任何意義的。 讓線蟲壽命變?yōu)?… 5 … 倍的基因! 2倍繩命已經(jīng)是非常bug的存在了,這世界上居然還有5倍這種好事?!答案是肯定的;這個(gè)世界已經(jīng)沒有什么可以阻止瘋狂的科學(xué)家了!干這事的還是一個(gè)中國(guó)人。話說科學(xué)家們已經(jīng)知道RSKS-1這個(gè)基因突變后,線蟲可以增加約30%的壽命;上面提到的daf-2基因突變后可使線蟲生命加倍。理論上講,如果兩個(gè)基因的功效是線性關(guān)系,兩者同時(shí)突變可以使線蟲壽命增加130%(即為原來的2.3倍)。但實(shí)際上,線蟲的壽命可以變?yōu)樵瓉淼?倍[3]。這種非線性的關(guān)系通常被稱為“協(xié)同效應(yīng)”。 RSKS-1的作用還是通過上面提到的FOXO(又稱為daf-16)實(shí)現(xiàn)的。比較有意思的是,要實(shí)現(xiàn)5倍的壽命,必須把生殖細(xì)胞中的RSKS-1失活了;RSKS-1失活后會(huì)激活FOXO在腸道中的活性[3]。至于為什么一個(gè)必須在生殖細(xì)胞另一個(gè)必須在腸道,目前還在研究當(dāng)中。
如果這項(xiàng)研究最終能在人身上重現(xiàn),人活到400~450歲也不是什么難事。這也難怪谷歌風(fēng)投的大佬們開始對(duì)人的長(zhǎng)壽感興趣,并聲稱未來讓人活到500歲不是夢(mèng)[4]。 人的長(zhǎng)壽基因 以人為研究對(duì)象來研究長(zhǎng)壽是很困難的;人本身的壽命就非常長(zhǎng),成長(zhǎng)成熟過程中太多不可控的因素。再加上人又是社會(huì)性動(dòng)物,與別人的交往程度、在社會(huì)中的地位等等都會(huì)影響壽命。通過對(duì)雙胞胎的研究,有人估計(jì)遺傳因素對(duì)人的壽命的影響只有約10%。也有人悲觀的說,在人體里是找不到長(zhǎng)壽基因的[11]。當(dāng)然,這并不是說某些基因突變不會(huì)讓人活得更久,只是表示其它因素過多過復(fù)雜,使得有用的信號(hào)被掩蓋了。因此,在如此之高的背景噪音中尋找真意義的信號(hào),是非常困難的。也許將來只有借助于超大量樣本+機(jī)器學(xué)習(xí)才能真正搞清楚。
長(zhǎng)壽界的葵花寶典來了! 在繩命這件事上,男女是有別的。根據(jù)WHO的數(shù)據(jù),女性的平均壽命普遍高于男性1~10歲[1]。以長(zhǎng)壽之國(guó)日本為例,男性的平均壽命為80歲,而女性則達(dá)到驚人的87歲。而在百歲老人的比例上,女性更是以壓倒性的4~7:1的比例超越男性,即,每出現(xiàn)一個(gè)男性百歲老人,就會(huì)出現(xiàn)平均4~7個(gè)女性百歲老人[2]。 為什么會(huì)這樣呢?科學(xué)家們?yōu)榇诉M(jìn)行一系列的研究,試圖從生理、心理和社會(huì)等方面揭示女性長(zhǎng)壽的秘密。在綜述前人研究成果之前,我們先講兩個(gè)比較有趣的研究。
科學(xué)家們研究良久,發(fā)現(xiàn)在這個(gè)島上這種社會(huì)角色的轉(zhuǎn)換是造成男性長(zhǎng)壽的主要因素。 所以, gentlemen,當(dāng)家里的女主人想要什么都管一切都要她做主的時(shí)候,你們知道該怎么做了吧?。縧adies,雖然家庭劇不像宮廷劇那么狗血,但上位還是要以繩命為代價(jià)的,祝你們好運(yùn)。 接著問題來了,男性要怎么做,才能比其它男性活得更久呢?Easy,我們借鑒一下韓國(guó)人的研究。
科學(xué)家據(jù)此猜測(cè),男性專有的睪丸素也許是造成命短的元兇。 所以,gentlemen,要想活得久,就得對(duì)自己狠一些! 不過,另一些研究表明,閹割并不能延長(zhǎng)男性的壽命。在西方,以宗教為名義的閹割也時(shí)有發(fā)生,其目的是使得唱詩(shī)班的小鮮肉們?cè)诔赡旰笠廊荒鼙3滞昜4]。然而這樣做并沒有什么用,科學(xué)家對(duì)比了男性歌手的壽命,并沒有發(fā)現(xiàn)閹割后歌手的壽命更長(zhǎng)[3]。 在繩命這個(gè)問題上,男性終生都是弱勢(shì)群體! “nozuo no die”這句話放在男性身上,真是再合適不過了。據(jù)美國(guó)疾病防控中心(CDC)的數(shù)據(jù),意外受傷造成的死亡排在男性殺手榜的第3位,但只排在女性的第6位[7]。 行為上的差別之外,從生理上講,男性在人生的各個(gè)階段都是“弱勢(shì)群體”!研究表明,還在娘胎時(shí),男生就較易受傷害;在受孕時(shí),男女胎兒成功的可能性是107~170:100,但是,未能成功發(fā)育的比例卻高達(dá)110~160:100[5,6]。所以到最后,成功出生的男女比例還是差不多1:1。剛出生的男生也很弱勢(shì)!早產(chǎn)兒如果是女生,存活的可能性也高于男生。 青春期是男生們最zuo的時(shí)候,所以這期間的死亡率遠(yuǎn)高于同齡的女生[8]。到了20歲之后,男女差別才有所消除。但是,男性還是更易患呼吸系統(tǒng)、肺、肝、心臟和血管相關(guān)疾?。欢?,患抑郁癥、自殺的比例也較高。當(dāng)然,這與男性不太健康的生活方式有關(guān)。到了50歲,男性會(huì)加速老化,男女差別又開始增加,在60~70歲到達(dá)頂點(diǎn)。 而且,同樣的疾病,女性的平均發(fā)病時(shí)間要晚于男性[8]。 為什么女性活更久? 有人把部分原因歸功于女性沒有睪丸素,但根據(jù)上面閹割歌手的研究,睪丸素的有無也許只在特定群體里起作用。 從生理上講,最近的一項(xiàng)研究給出了較為科學(xué)的解釋,即:女性的免疫能力比較強(qiáng)[10]。人血液中的淋巴細(xì)胞大多是T淋巴細(xì)胞,占總數(shù)的70~80%。在免疫反應(yīng)中扮演著重要的角色。T細(xì)胞源自骨髓的造血干細(xì)胞,被血液送到胸腺內(nèi),受胸腺激素的誘導(dǎo),變?yōu)槌墒斓腡細(xì)胞[11,12]。因此,人體產(chǎn)生新的T細(xì)胞的能力是免疫力的一個(gè)重要指標(biāo)。根據(jù)英國(guó)的一項(xiàng)研究,胸腺產(chǎn)出成熟T細(xì)胞的能力隨著年齡而減少,男女都是如此。但是,年齡相同時(shí),女性產(chǎn)出的新的T細(xì)胞數(shù)量要高于男性[10]。
這些研究的意義在于,通過檢測(cè)血液中某些激素或者代謝產(chǎn)物的濃度,并與同齡人比較,就可以在一定程度上預(yù)測(cè)壽命的長(zhǎng)短。當(dāng)然,檢測(cè)某些基因的表達(dá)豐度也能達(dá)到這個(gè)目的。 從社會(huì)和心理學(xué)的角度講,女性的密友數(shù)量普遍高于男性,而且女性也善于把內(nèi)心的不愉快發(fā)泄出來,這些對(duì)女性壽命的延長(zhǎng)都有不小的幫助。 “藍(lán)區(qū)”:長(zhǎng)壽村們的故事 科學(xué)是講究可重復(fù)性的,因此某個(gè)地方的某個(gè)百歲老人現(xiàn)身說法長(zhǎng)壽秘訣的事兒大多不靠譜,比如美國(guó)老太說她的秘訣是培根,瑞士老太說是起司火鍋,山東大漢說是大蒜,比利時(shí)兄弟則說是單身不找女朋友兩兄弟還要住在一起[1] (土耳其95歲每天xxx 5次的瑜伽大師表示不服[2])!總之,都很重口味就是了。相信觀眾也都明鏡似地在心里樂呵一下就算了。
意大利的撒丁島是長(zhǎng)壽科學(xué)家們經(jīng)常提到的一個(gè)地方。這個(gè)島大約有140萬(wàn)人,但是藍(lán)區(qū)并不是包含整個(gè)島嶼,只包括一個(gè)叫怒奧羅的高地。這個(gè)區(qū)域的人壽命最長(zhǎng),逾百歲的比例是美國(guó)的10倍(注:美國(guó)大約是5000分之一)。這個(gè)地方的人不僅能活到100歲,而且精力異常充沛;活到102歲的人仍然騎自行車工作、伐木,還能打敗小他們60歲的人[5]。 日本沖繩的古拉格島的人也以長(zhǎng)壽聞名:那里的人壽命平均比美國(guó)高7歲,百歲老人的比例是美國(guó)的5倍。 這些地方的人的生活方式各有特色,但也有共同的地方,如下圖所示[3]:
所以,總結(jié)起來,長(zhǎng)壽的秘訣需要包含以下內(nèi)容:
任何事都有兩面性,活到100+也會(huì)有些不美好的方面,比如說:到了生活不能完全自理的年紀(jì),就不得不依附于子輩們生存;這個(gè)時(shí)候,如果沒有人照看或者同齡人相互扶持,有可能就悲劇了。2010年,日本的一位111歲的老人就被發(fā)現(xiàn)死于自家床上,已經(jīng)成了干尸[6];隨后的調(diào)查發(fā)現(xiàn),日本大約有200位百位老人不知所蹤。 而且,如果把調(diào)查對(duì)象擴(kuò)大到“老人”這一群體的話,“失蹤”人數(shù)可能達(dá)到成千上萬(wàn)![6] 看來,活到100+,還需要有同樣年齡的朋友才比較靠譜啊! 不管它,我先活到百歲,再去考慮這些煩惱好了。 |
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