Nature:抽烟、喝酒和紫外线等,它们是如何驱动机体加速衰老的?

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在昨天的文章中,我们已经知道,由于“生物学限制”,到目前为止,医学科学技术还无法阻止人类衰老的速度。但是,不良的生活习惯和环境因素却可以加速衰老的速度。

我们每天都面临着紫外线、空气污染、一、二手烟、工业化学品和其他危害的打击。身体暴露在这种环境下会导致我们体内产生损害DNA和组织的自由基。例如,每吸一口香烟就有超过10到16个自由基产生,而这仅仅是来自燃烧的碳。积劳会成疾,而积累未修复的DNA损伤就会加快衰老的速度

近日,发表在 Nature 上的一项研究中,来自美国明尼苏达大学领导的研究团队证实了免疫系统老化在推动机体系统性老化方面的因果作用,但反过来,它也是延长健康老龄化的一个关键治疗靶点。

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已知免疫系统老化,是导致老年人发病和死亡的原因之一。为了确定其对机体老化的贡献,研究人员开展了一项小鼠模型实验。

在实验中,他们选择性地敲除了小鼠淋巴器官中的ERCC1,以增加内源性DNA损伤的负担。ERCC1是一种以异二聚体形式与XPF共同作用于损伤DNA的内切酶,已被证实与多种DNA损伤修复相关。因此,缺失ERCC1,小鼠就无法修复其免疫细胞中累积的DNA受损,从而导致免疫系统加速老化。

小鼠从出生时到成年期没有表现出任何生理差异。但到了8-10个月大时,与正常野生型对照组小鼠相比,ERCC1缺陷小鼠的免疫细胞中细胞老化、损伤和氧化的标志物明显增多,脾脏组织中的DNA损伤标志物γH2AX8-氧代鸟嘌呤的水平明显增加,肝脏和肾脏等器官中也发现了老化和受损的细胞,以及DNA氧化损伤标志物。这些表现与DNA修复机制缺陷相一致。

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研究人员称,当缺失ERCC1的小鼠5个月大时,它就像一只2岁的小鼠(相当于人类的70至80岁)。它表现出所有与衰老相关的症状和特征:听力损失、骨质疏松症、肾功能障碍、视觉障碍、高血压以及其他与年龄有关的问题。

研究人员发现,年轻小鼠的白细胞计数没有受到影响,这表明是一个退行性的过程,而不是发育过程。全血计数显示白细胞减少是由淋巴细胞的减少驱动的。

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这些结果表明,未修复的DNA损伤可能导致整个身体过早衰老。

当我们暴露在污染物中时,例如用于癌症治疗的辐射,能量会被转移到我们的体液中。液体通过分解产生了高活性的自由基分子,它们会迅速与另一个分子相互作用以获得电子。当这些自由基与重要的生物分子(如蛋白质或DNA)相互作用时,它会造成损伤,使这些生物分子无法正常工作。

然而,接触一些污染物是不可避免的,但有几种生活方式会增加接触污染的机会,从而增加了体内的自由基。如:吸烟、饮酒,以及通过职业接触杀虫剂和其他化学物质都会显著增加自由基。

除了暴露在污染物中会产生自由基外,人体在将食物转化为能量的过程中也会不断产生自由基,这一过程被称为氧化磷酸化

研究人员表示,线粒体中有一种机制,可以为我们清除自由基,但如果我们营养过剩、吃太多垃圾食品、吸烟等行为,这种防御机制就无法发挥作用。

随着年龄增长,自由基形成所造成损伤的力度会超过抗氧化的防御能力。最终,两者之间的平衡向氧化一方倾斜,损伤开始胜过修复。如果我们暴露在更多的污染物中,积累更多的自由基,这种平衡很快就会被破坏掉,导致机体过早衰老。

研究人员举了一个例子,在美国西弗吉尼亚州,自由基损伤导致的早衰问题尤为重要。该州的肥胖率为全美最高,吸烟者和从事高污染职业的工人比例也很高。

该研究合著者、西弗吉尼亚大学生理学和药理学系Eric E. Kelley博士说:“我来自阿巴拉契亚,我去参加在一些老房子里举行的葬礼,就是在客厅里放棺材的那种,我看到里面的人,他们39或42岁,但因为职业和营养过剩的缘故,使他们看起来像80岁的人。”

许多西弗吉尼亚人还患有糖尿病、心血管疾病、中风和肾脏问题等合并症,使情况进一步复杂化。

尽管有一些抗衰老药的药物或许可以帮助延缓衰老过程,但研究人员认为最好的方法是通过改变生活方式来防止早衰。专注于通过预防措施减缓衰老的过程,可以改善每种并发症的结果,并增加人的健康寿命。

Kelley说:“这虽然对寿命的影响较小,但对健康的影响很大。

他表示,如果你能让人们获得更好的医疗保健、更好的教育、更方便的方式让他们参与更健康的饮食和更健康的生活方式,那么你就可以改善人口的整体经济负担,并取得更好的结果。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03547-7

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