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《Science》给出的125个科学问题(6):人类寿命的极限
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  6.人的生命到底能延续多久?

 (How Much Can Human Life Span be Extended?

   
​     (本文来自科学网张林的博客)

一个人的寿命长度对于人的心理、家庭和社会都会产生重大的影响,那么人到底能活多久?浪漫的人希望像吃了唐僧肉一样长生不老?科学家则要从科学角度来思考这个问题。

1997年,人类有史以来有确切记录的寿命最长的人Jeanne Calment法国南部去世,享年122 (:可以确信122岁并非有史以来人类记载的最长寿命,中国就曾经有147岁和156岁的记载,不过是都没有被完全确认和核实。随着现代科技文明的发展,如果生物学家或人类学家所预言的技术可以实现,那么在未来的数十年,122岁的长寿记录将不再是难以攀及的事实,很多科学家都相信这个世纪的年轻一代将会迎来人类生命跨越百岁的时代。根据科学家们在酵母菌、线虫、老鼠等不同物种上所做的寿命延长实验的结果来看,许多科学家相信人类生命的延续工作完全可以让人的平均寿命延长到100110岁之间。现在的世界统计结果是:发达国家百岁老人的比例是每10,000人当中才有1个。当然,也有很多科学家对这个问题并不乐观,他们认为人类抗衰老的研究工作远远比其它物种要复杂,而且还有更多的额外限制。其它物种延长生命的行之有效的策略,对于人可能实际上是行不通的,并且生命延长的结果还伴随伦理道德等一系列的社会问题。

在大约二三十年以前,关于人类延缓衰老的研究还是一潭死水,因为人们普遍认为人的寿命长短基本上是一个无法被改变的事实,各种动物也都有一个相对恒定的平均寿命和最高寿命。当许多分子生物学家开始从分子水平去寻找抗衰老的有效方法并取得进展的时候,人们才开始相信生命的长短确实可以通过科学的手段进行干预和获得改善。

实验发现,适当地降低类胰岛素受体(与高热量代谢活动有关)的水平能够把线虫的寿命延长到令人惊讶的6个星期,这是正常线虫寿命的2倍;对某些鼠类如果降低其高热量的饮食摄入(让其保持饥饿状态,只维持正常营养需求),其寿命会比正常老鼠的延长50%。尽管如此,在有些物种上的抗衰老努力却一直没有获得成功。例如,对线虫减少其高热量食物的摄入,会促使它进入和冬眠一样的所谓耐受状态,使其新陈代谢变慢,这一点可能对线虫生命的延缓起到关键作用,但对其它大型物种却很难得到这样的结果。另外,对于寿命短的物种(如线虫和果蝇),它们的衰老过程在实验中都能明显地延缓,这可能缘于此类生物对寿命延缓的干预更为敏感,但这个特点对其它大型物种以及对于人类来说却根本不适用,尤其对人的效果还根本无法获得确认。

总体而言,那些采取成功延缓某些物种衰老的策略最后都集中在以下的三个方面:(1)热量限制(calorie restriction:一种降低高热量食物摄入的饮食策略);(2)降低类胰岛素增长因子1IGF-1:一种蛋白质)的水平;(3)阻止机体组织的氧化性损伤。以上三种延长寿命的策略并非相互独立,它们之间可能存在某种关联(例如高热量食物摄入限制的动物,它们的IGF-1水平普遍较低)。到目前为止,这种相关性还没有最终获得证实。

对某些物种有效的抗衰老策略之间是否有本质的联系,这些策略能否直接应用于延续人的寿命?如果真有效,那么其有效性又该如何确认?由于延缓衰老的配剂不像治疗癌症或心脏疾病的药物,其延缓衰老的疗效就非常模糊和难以被确认,这就造成了延缓衰老的研究结果很难被确立或解释,与此同时还有一个安全性保障的问题。就物种而言,限制高热食物摄入延长个体寿命显然降低了物种的繁殖力,例如在实验室内长寿的果蝇种族根本无法与野外的物种进行群体竞争而最终消亡。对于我们人类而言,要搜集实验结果都存在很大困难,因为人的寿命周期长,要从那些真正衰老缓慢的志愿者身上获得数据,需要花费更长的时间过程,以至于实验数据到来的时候而操作实验的人可能已经死去了,这样一来,数据就无法获得科学地确认。

尽管延缓衰老的实验非常耗时费力,但这依然没有阻止科学家们探索的脚步,有些研究人员已经成立了公司致力于寻找延缓衰老的药物和方法。在这些尝试中,一个显然非常有趣的问题是热量限制摄入的方法是否也对人体有效?这方面的实验已经在灵长目动物身上进行了测试,位于马里兰州贝塞斯达(美国马里兰州中部城市)的美国国家抗衰老研究所(NIA)也已经开始了短期的人体测试项目。参试志愿者被要求执行1年的非常严格的饮食计划,研究人员将不间断地测试志愿者的新陈代谢和其他身体指标,用来监控饮食限制对衰老过程的影响。

人类抗衰老研究的另一个重要方面是对具有遗传特征的长寿者基因的比较研究。尽管许多科学家并不同意人类的平均寿命极限是85岁、100岁或150岁的说法,但他们大多数都相信人类的平均寿命一定存在一个固有的和遗传基因有关的上界。所以从基因的角度去研究细胞的衰老,以及细胞如何衰老和失去繁殖活力,是人类抗衰老研究的重要课题。

细胞的生死更替和保持活力,这必然与生命整体的寿命长短紧密关联,所以研究细胞的衰老过程,搞清楚细胞在衰老过程中基因的作用、变化和细胞内细胞器或物质的改变,这对于研究人体衰老至关重要。人体的细胞可以不断分裂产生新的细胞,而经过不断分裂后的老细胞为什么最终失去分裂能力而死亡(细胞在体内或在体外培养,其分裂总有一个极限次数)?在这个周期中,基因(秩序)、能量(活力)、热量(无序)到底起到什么样的作用?根据医学观察,人体细胞由于功能分化,有些组织的细胞一生都不会分裂,它们只是消耗直至死亡(如神经细胞、骨骼细胞、心肌细胞和卵巢实质细胞),有些细胞则是有条件分裂(损伤后被动进行分裂,如肝细胞、肾细胞),而有些细胞一直在分裂和增殖(对人体消耗的不断补充,如上皮细胞、血细胞)。这些分化了的细胞都来源于所谓的干细胞,或者源于更早的唯一卵细胞。这个初始化的细胞为什么就有这么大的生命力,它的活力难道仅仅是存在于细胞核内的DNA的序列代码吗?

从细胞的分裂分化和死亡过程来看,人体整体环境的不可逆变化是造成最终个体死亡的关键因素,而细胞内固有的DNA信息的转录能力(包括表达的水平、效率和准确度)是驱动一切分裂分化的根源。至于为什么人体会有寿命的限制,这需要从多方面深究:是缘于DNA中固化的东西,还是因为消耗不分裂细胞而产生衰老和死亡?为什么神经细胞不会分裂而能获得增殖?到底是什么物质启动或关闭了细胞的分裂活力?为什么癌细胞能获得超常分裂能力?假如细胞的复制总是如婴儿时期一样(提供的营养物质在本质上没有区别)新鲜,那人的寿命会受到限制吗?所以人体衰老的原因应该是:(1)存在于DNA中的固定程序,它是生命体DNA序列中本身设定的,决定了幼儿期、青春期、更年期的更替直至步入最后的死亡。(2)人体适应环境的不可逆退化过程。地球是一个开放系统,它的熵时刻都在发生变化,这对生命体的基因转录、蛋白质合成等会产生影响,包括DNA本身及其微环境的变化,将造成转录不可能产生象幼儿一样功能的新细胞。

对以上两个方面抗衰老的研究结果是,集中在DNA基础上的形成了所谓的遗传学派,这是对长寿基因研究或针对早衰病人基因的研究所形成的观点;在分子水平研究细胞衰退中各种物质、结构和成分的变化,形成了所谓的退化学派(或差错学派)。后者认为自由基的积累、代谢废物的堆积、大分子交联、细胞器退变、基因损伤等影响生命的延续。

从社会学角度看,抗衰老研究的目的到底是什么?如果抗衰老的目的不是为了延长一个垂暮之年老人的生命,而是为了实现延缓整个人体的衰老过程或者避免染上与衰老有关的疾病,这才是科学上真正有意义的。但是无论如何,从科学角度去研究人体衰老必将是本世纪最为火热的一个研究课题。

 
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