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生物時鐘能夠走慢一點嗎?–探究老化的本質

 
 
老化是動物或人體逐漸喪失器官的正常功能,導致容易罹患疾病,而終至死亡的過程。自古以來就有不少人不斷探究老化的原因及抗衰老的祕訣。這些理論歸納起來大致可以分成基因決定論和錯誤累積論;屬前者的假說倡言老化是生物不可避免的宿命,這派學者認為,老化是一個命定及不可逆轉的過程,而控制這個過程的訊息或基因在生命誕生之時就已載明在每一個體的DNA中了。另一派支持錯誤累積論的學者主張生物體在老化過程中發生了質和量的變化,他們倡言老化是生物體內的生化分子損傷不斷累積的結果。這一派學者認為生物在成長的過程中,體細胞不斷累積內源性和外源性破壞因子對組織器官的傷害;當組織細胞內的損傷累積至一定程度並嚴重影響維持其生命的各種基本功能時,組織器官衰竭導致個體的死亡。

有學者指出21世紀最嚴重的兩個問題,一個是「全球暖化」,另一個就是「人口老化」,老化是人體逐漸喪失器官的正常功能,導致易罹患疾病,終至死亡的過程;而老化和人體細胞中的粒線體又存有奧妙關係,從粒線體就能探究老化的本質。

粒線體=人體細胞發電機

「粒線體等於是人體細胞的發電機!」研究粒線體長達32年的馬偕醫學院校長魏耀揮說,粒線體就像細胞的能量工廠,過去10餘年來的研究發現粒線體在老化過程扮演很重要的角色,它就像個「生物時鐘」,如果轉得太快,造成細胞氧化損傷、組織器官功能失常,會加速老化及一些退化性疾病的到來。

魏耀揮表示,動物的壽命跟體內細胞的代謝速率有很密切關係,代謝速率與老化呈相反的關係。「粒線體是哺乳類動物細胞的能量代謝中樞」,細胞代謝任何養分都有它一定的邏輯與細膩的調控,如代謝得太快就好像車子開太快,經常加到最高速限,車子很快就會報銷。

魏耀揮補充,粒線體不只合成ATP也是細胞製造活性氧分子的主要場所。他形容,ATP就有如「能量貨幣」,提供細胞執行各種生理活動所需的能量;但活性氧分子卻會攻擊粒線體DNA、脂質及蛋白質,比較生物學研究也發現,細胞粒線體產生過氧化氫的速率與動物壽命的長短呈負相關。

近幾年來的研究也發現,老化組織細胞中的部份粒線體有功能缺陷,這種粒線體不但ATP合成的效率低落,也製造過多的氧自由基,會造成組織細胞氧化損傷、機能衰退,人因此逐漸「老化」。魏耀揮說,人體的粒線體少則一兩個,多則1000多個,「經常運動的人,其肌肉組織細胞含有較多粒線體」。

小孩健康壽命 媽媽貢獻大

魏耀揮指出,粒線體裡面也有DNA,是圓形、裸露的(沒有蛋白質保護),很容易遭受氧自由基的攻擊,如果有一點差錯,就會產生不良後果。又因粒線體由母系遺傳,媽媽對小孩的健康及壽命長短之貢獻比爸爸還大,粒線體DNA的品質和數量會影響細胞產生ATP的效率,也間接影響其產生活性氧分子的速率。

他說,若自由基沒有被有效清除,一天一天累積,就好像車子老了,即使踩著油門,也跑不快、廢氣一堆,老化遭受損傷的粒線體,也不可避免隨著歲月累積,留下老化的痕跡,如果能好好維護,粒線體也能保持「光鮮亮麗」。

此外,人類老化組織常發現許多粒線體DNA斷損及點突變,尤其在心、肝、肺、腦和骨骼肌肉都有此現象。年紀越大的人,粒線體DNA斷損及突變的比率愈高,甚至連呼吸功能,也是隨著年齡增加而顯著下降,這也是為什麼老了以後,運動不宜太激烈;老年人不能跑百米,肌肉爆發力也沒有了。

魏耀揮也舉陽明大學的動物實驗為例,例如,基因剔除鼠缺少Cisd2 基因時,小鼠出生兩周就出現粒線體缺陷,4到8周出現早衰,包括神經肌肉退化、視茫茫、髮蒼蒼、骨質疏鬆及皮膚鬆弛,這比正常野生鼠突然老了兩倍。

粒線體開始鬆散 老化之始

他指出,不管是粒線體DNA突變鼠提早老化,或是突變鼠產生毛髮脫落、脊柱彎曲等現象,都與人類老化的觀察類似。值得一提的是,公鼠比雌鼠更早老化死亡,推測這與雌性激素的濃度也許有關。

因此,老從哪裡開始?當粒線體結構開始鬆散、異常,也就是增加細胞的凋亡,肌肉細胞開始病變、骨質疏鬆等現象產生,這就是「老化」的開始。

魏耀揮分析,粒線體扮演啟動細胞能量的重要角色,但它不是忠心的僕人,隨著氧化損傷,它也會像個不定時炸彈,不但沒做好工作,反讓細胞凋亡,「就像個傳統八卦,有陰陽兩面,正面產生好的ATP,負面產生自由基,正常生理狀況下必須保持平衡。」

但抗老最好的秘訣是什麼?魏耀揮說,長期的研究證實,「節食可以延長壽命」,降低食物攝取量至平常的60-70%,可延長哺乳類動物大約35%的壽命,這也是為何長期鼓勵民眾「吃七分飽」的原因。

此外,很多病都跟粒線體異常有關,魏耀揮建議,生活上不要體力衝得太猛或心理壓力太大,「學會調適心情」,晚上就該好好休息,「愛惜身體一定要有恆心」。

【2009-11-23/聯合報/D2版/展望】
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