延缓衰老?端粒酶与“长生不老”之间的神秘联系

 

端粒酶Telomerase),是一种在细胞中负责端粒的延长酶,是基本的核蛋白逆转录酶,可将端粒DNA加至真核细胞染色体末端,把DNA复制损失的端粒填补起来,使端粒修复延长,可以让端粒不会因细胞分裂而有所损耗,使得细胞分裂的次数增加。

 

端粒在不同物种细胞中对于保持染色体稳定性和细胞活性有重要作用,端粒酶能延长缩短端粒(缩短的端粒其细胞复制能力受限),从而增强体外细胞的增殖能力。

 

在正常人体细胞中,端粒酶的活性受到相当严密的调控,只有在造血细胞、干细胞和生殖细胞,这些必须不断分裂的细胞之中,才可以侦测到具有活性的端粒酶。当细胞分化成熟后,必须负责身体中各种不同组织的需求,各司其职,于是,端粒酶的活性就会渐渐的消失。

 

端粒酶是一种由催化蛋白和RNA模板组成的酶,可合成染色体末端的DNA,赋予细胞复制的永生性。

 

端粒酶

图源:百度百科

 

一、端粒酶与人体衰老之间的关系

 

1990年起Calvin Harley把端粒与人体衰老挂上了钩。他讲了三点,将它记录如下:

 

1.细胞愈老,其端粒长度愈短;细胞愈年轻,端粒愈长,端粒与细胞老化有关系。衰老细胞中的一些端粒丢失了大部分端粒重复序列。当细胞端粒的功能受损时,出现衰老。而当端粒缩短至关键长度后,衰老加速,临近死亡。

 

2.正常细胞端粒较短。细胞分裂会使端粒变短,分裂一次,缩短一点,就像磨损铁杆一样,如果磨损得只剩下一个残根时,细胞就接近衰老。细胞分裂一次其端粒的DNA丢失约30-200bp(碱基对),鼠和人的一些细胞一般有大约10000bp。

 

3.研究发现,细胞中存在一种酶,它合成端粒。端粒的长短,是由酶决定的。细胞内酶多酶少可预测端粒的长短。正常人体细胞中检测不到端粒酶。一些良性病变细胞,体外培养的成纤维细胞中也测不到端粒酶活性。但在生殖细胞睾丸、卵巢、胎盘及胎儿细胞中此酶为阳性。令人注目的发现是,恶性肿瘤细胞具有高活性的端粒酶,端粒酶阳性的肿瘤有卵巢癌、淋巴瘤、急性白血病、乳腺癌、结肠癌、肺癌等等。人类肿瘤中广泛地存在着较高的端粒酶活性。这样一来,我们又发现了一种肿瘤细胞的特异物质。

 

二、端粒酶的抗老之路

 

直至今日,科学家还未找准衰老的真正起因,然而端粒功能的发现的确是开拓了一条新的抗衰之路。端粒的缩短,引起衰老。如果端粒长度得不到维持,细胞停止分裂或者死亡。在某种情况下,濒临衰亡的细胞愈变成永生细胞,即癌细胞。

 

端粒酶的发现使正常细胞,衰老和癌化这些苦恼千年的难题有了一个符合逻辑的解释。简单地说,把端粒酶注入衰老细胞中,延长端粒长度,使细胞年轻化,这是可能的,科学家们对此寄托了厚望。将来医生给老人注射类似端粒酶的制剂,延长老者的端粒长度,达到返老还童的目的。

 

有学者提出,端粒酶的抑制剂可作为治疗癌症的药物。因为只有在癌细胞中存在端粒酶,如果将该酶排光那么癌细胞似乎不会繁殖了。当然其中有不少需克服的困难。当今衰老研究的新进展——端粒,那么到底用什么方法能获得延缓衰老的效果?

 

首先降低身体的新陈代谢速率,少吃少饮。如一盏油灯,火焰小,点得长,火焰大,点得短。这与Hayflick限度和端粒长度均有关联。代谢率高,细胞分裂次数增多,端粒缩短,寿命也短了。

 

其次,用药物刺激体内的干细胞(一种保持潜能的细胞),弥补衰老损耗细胞。威斯康辛大学首创的生长激素注射法,对调动干细胞,延缓老化是有一定作用的。还未见到生长激素与端粒关系的研究报告,但生长激素的抗老效果是比较肯定的。端粒酶抗衰老,目前只具理论价值。连动物实验都很少。早在三十年代,遗传学家Mullert发现染色体末端结构对保持染色体的稳定十分重要,并定名为(telonereTLM)。1978年Blackburn和Gall首先在四膜虫中发现并证实了端粒结构,端粒是由端粒DNA和端粒蛋白质组成。他们发现这种rDNA每条链的末端均含有大量的重复片段,后来发现真核生物绝大多数DNA末端都是由特定的基本序列单元即端粒序列大量重复而构成的。对于一个给定的真核生物物种,它一定具有特征性的端粒DNA序列。

 

三、端粒酶与人类衰老在国内的研究

 

中国医学专家童坦君、张宗玉两位教授经过10多年的研究,破解了人类衰老之谜,得出了人类衰老细胞基因调控能力减退与特异转录因子相关的结论。

 

端粒酶与人类衰老在国内的研究

图源:百度百科

 

童坦君、张宗玉夫妇是北京大学医学部生物化学与分子生物学系教授。他们对人类衰老的研究始于20世纪80年代,并接受了国家自然科学基金重点项目———衰老分子机理与生物学年龄指征的研究。

 

据童坦君介绍,人类衰老的机理极其复杂,其学说不下几十种,如免疫学说、神经内分泌学说、自由基学说、蛋白质合成差错累积学说等。近年从分子与基因水平上提出的基因调控学说、DNA损伤修复学说、线粒体损伤学说以及端区假说已成为国际研究热点,这也是童坦君、张宗玉夫妇在人类衰老机理方面研究的成果。

 

两位老人在接受记者的专访时,用通俗的语言解释了人类为什么会衰老?衰老机理如何?

 

童坦君首先介绍了一个专业名词——端粒(又称端区),它是细胞染色体末端的一种用显微镜可以见到的呈条状的物质。端粒有长短,随年龄增加而越来越短,端粒的消失,会使染色体发生畸变,从而使人类细胞丧失复制能力,最终导致细胞衰老。

 

专家观点

 

童坦君说,端粒中还存在一种端粒酶,它具有调控端粒长短的能力,其活性也随年龄大小而不同,年轻时,活性大,较容易延长端粒,这是年轻人不易显老的原因。此外,男性端粒长度缩短略快于女性,这也是男性平均寿命低于女性的原因。

 

张宗玉说,端粒酶的特性让人们看到了长生不老的曙光。根据端区学说的原理,可否将人类体细胞引入端粒酶使细胞不断生长,从而达到青春常驻,这是人类未来研究的方向。

 

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