人類對生活質量的追求和對長生不老的渴望,恐怕是在稍微滿足溫飽之後就出現了。 我們聽多了古代君王求仙丹,渴望長生不老的奢望。雖然我們會譏笑他們的愚蠢,但仔細想一下,在那樣的年代,且不論科學水平低下,追求長生不老的想法也只能是少數人的美好想法。然而隨著科學技術進步和社會飛速發展,追求長生不老逐漸成為了普通大眾的熱門話題——雖然這個問題尚無答案。
同樣對於氫分子的神奇作用,也離不開長生不老的話題。一則是長壽老人的腸道里分離出產氫的細菌,一則是日本人用產氫的海底泥洗臉,保持皮膚不衰老。那麼氫分子到底能否延緩衰老呢?要瞭解這個問題,我們先瞭解一下衰老。
衰老的含義逐漸被人們所認知和接受,它強調機體隨年齡而發生的自然的生理功能減退,或由於內外因素導致的病理性功能減退。從整體、器官、 組織和細胞水平,衰老具有一組典型的特徵。而促衰老的因素和衰老的機制也逐漸被認知,包括營養物質或能量的供給不足,激素水平下降或對激素的應答能力下降,大量自由基的產生導致DNA損傷、脂膜過氧化放大自由基網絡及危害、細胞器膜通透性改變等。其中,關於細胞衰老的分子機制研究較為深入,圍繞細胞器功能改變(細胞核染色體穩定性,溶酶體功能,線粒體應激,內質網應激等),細胞內信號通路改變等,也包括細胞代謝水平改變,還有細胞表觀遺傳改變和端粒長度變化等預測細胞「年齡」和壽命的指標。
面對衰老,人們提出是否可以通過一些措施來「延緩衰老」。雖然「延緩衰老」並不被醫學認可,相對準確說法為「延緩衰老」,但絲毫無法阻礙人們對此的熱情和嘗試。這些措施包括抗氧化物質的使用,能量限制,激素補充(替代療法),營養物補充,有害物清除(如排鉛、排毒),乾細胞補充,免疫干預和菌群干預等。這些措施在特定人群和背景下,取得了一定的療效。但考慮到不同措施或存在潛在風險、或療效不確定、或可及性差等問題,限制了其推廣。其中,抗氧化措施的應用最為廣泛,也最被學界和大眾認可,其原因在於:氧化損傷在導致細胞衰老中的作用及機制研究較為透徹;可供選擇的安全有效的抗氧化物質也較多,如維生素C和維生素E、不飽和脂肪酸、多酚類物質等。
正如前述氫分子在選擇性抗氧化作用中,具有別的物質無法比擬的優勢,特別是它的易擴散性、安全性,決定了它具有廣闊的 應用前景。我們在試管內的生化研究和細胞內的研究中均已確證了富氫水具有的選擇性溫和抗氧化的活性,特別對於高活性的羥自由基和超氧陰離子等具有明顯的清除作用,對一些低活性的生理性自由基則無作用。而高活性的自由基是誘導細胞衰老的重要源頭,清除該類自由基,則能對抗促細胞衰老的作用。
另外,氫分子也可以通過穩定膜性細胞器的結構,改善其功能;通過促進細胞對能量的利用,防止代謝抵抗;抑制炎性信號通路,達到抗炎目的。氫分子的這些潛在的機制,為其發揮延緩細胞衰老的作用提供了理論依據。近來,氫分子對菌群的干預,也為多途徑延緩衰老提供了可能性(已有「氫分子——菌群一一延緩衰老效應」相關性的觀察,未來需證明因果關係)。
氫分子延緩衰老的效果觀察 衰老可簡單分為生理性衰老(自然老化)和病理性 衰老(伴明顯細胞損傷),氫分子對二者有抑製作用,機制不盡相同。對抗生理性衰老作用 中,氫分子主要可改善細胞功能指標(如上調代謝的酶,降低溶酶體內衰老相關的半乳糖昔酶),長期可改善DNA高甲基化水平,減緩端粒的縮短速率等。
我們研究發現,在長期連續傳代的多種細胞系中,氫分子的干預均起到降低溶酶體內衰老相關的半乳糖昔酶水平,減弱內質網應激水平,局限化自噬細胞比例等。在利用人胚胎臍靜脈內皮細胞連續傳代模型中,我們觀察到第6代和第13代細胞氫分子持續干預組的端粒長度明顯長於對照組,極限傳代代數也明顯大於對照組。對於病理性衰老的干預實驗中,我們發現氫分子對延緩衰老的效果更為明顯。如我們利用過氧化氫誘導的斑馬魚幼魚促衰老模型中,觀察到氫分子干預組(無論之前、現在、還是之後干預)均能有效地降低衰老相關的半乳糖昔酶表達水平。利用葡聚糖硫酸鈉(DSS)誘導下的多種細胞模型中,可觀察到氫分子組降低凋亡細胞比例,發揮延緩衰老的作用。
在我們合作者展開的老年小鼠研究中發現,氫分子可抵抗一組衰老相關性疾病的發生,併發現這種效應可能與氫分子抗炎作用和對菌群的改善有關,進一步的機制也正在探索之中。此外,對於皮膚病理性衰老的干預作用的觀察中,也發現了氫分子展示出的抗炎、抗凋亡作用。
氫分子延緩衰老的優勢及應用前景 正如前述氫分子的作用特點和優勢,應用 於延緩衰老的干預之中,氫分子比起其他措施最大的優勢在於安全性和易擴散性,如更容易透過血腦屏障,對神經系統衰老疾病的干預效果可能更加顯著,值得我們在相關領域進行探索和深入研究。此外,對於衰老相關研究往往需要更長的研究週期,如何設計更加合理有效的干預方案也值得探索。當然,從細胞和動物模型中得到啓發後,轉在人群中研究,特別是隨機對照,將為氫分子的延緩衰老作用提供更加有力的證據。除外對衰老及老年疾病研究的學術價值,氫分子干預手段在延緩衰老應用市場中蘊含巨大商業價值,值得更多的關注和社會資本投入。
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