西班牙研究人員最近發(fā)現(xiàn),一種新型驗血方法可以確定一個人的衰老速度,甚至還能評估出他們能活多久。這種檢測方法將于2011年年底在英國上市。實際上,這種方法就是提取血液中的細(xì)胞,測試細(xì)胞中端粒的長度,由此來推斷一個人的壽命有多長。因此,這種方法也被稱為“科學(xué)算命”。
端粒與生物學(xué)年齡
西班牙馬德里國立癌癥研究中心的瑪莉亞·比拉斯科博士是這項端粒檢測方法的發(fā)明者,她對此的解釋是,那些天生端粒更短的人壽命也更短。這是一種非常簡單、快捷的檢測方法,可以在同一時間對很多樣本進(jìn)行分析。更重要的是,可以通過檢測發(fā)現(xiàn)危險的端粒,即那些非常短的端粒。
端粒與壽命的關(guān)系早就被科學(xué)研究所證實。2009年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎就是授予了發(fā)現(xiàn)端粒的三位科學(xué)家,他們是美國加利福尼亞舊金山大學(xué)的伊麗莎白·布萊克本、美國巴爾的摩約翰·霍普金斯醫(yī)學(xué)院的卡羅爾·格雷德和美國哈佛醫(yī)學(xué)院的杰克·紹斯塔克。
這三位科學(xué)家在研究中發(fā)現(xiàn),人和一些動物的細(xì)胞核(DNA,也稱染色體)的兩端有一個帽子狀的東西,稱為端粒。端粒實際上就是一種DNA片段,它們由特殊的堿基序列構(gòu)成。三位科學(xué)家最早用四膜蟲做實驗,發(fā)現(xiàn)了端粒的作用是保護(hù)染色體,而端粒又是由端粒酶來啟動、制造和維持其功能的。細(xì)胞染色體兩端的端粒如果較長,則四膜蟲的壽命也就較長。后來,對小鼠、靈長類動物以及人類的研究也發(fā)現(xiàn)了同樣的現(xiàn)象,端粒的長度決定著生物的壽命,端粒越短,生物的壽命越短;端粒越長,則生物的壽命越長。
三位科學(xué)家的研究也發(fā)現(xiàn),端粒酶的活性不一樣是調(diào)控衰老的關(guān)鍵因素。例如,年輕時,端粒酶的活性較大,較容易維持和延長端粒,這就使得人外表不顯老態(tài)。但在年老時,端粒酶活性低,難以維持端粒的長度,端粒就會縮短,因此衰老會慢慢顯露。而且,也有研究發(fā)現(xiàn),男性端粒長度縮短略快于女性,這也是男性平均年齡低于女性的原因之一。
比拉斯科認(rèn)為,端粒長度是生物學(xué)年齡的一個完美顯示器,因此他們設(shè)計的這種測試壽命的方法非常準(zhǔn)確。人有多種年齡。比如,時間年齡(又稱時序年齡、年代年齡和年歷年齡),是指人出生以后所經(jīng)歷的時間,是與出生時間有關(guān)并按日歷來計算的,它能夠準(zhǔn)確地反映個體生命存在的時間。同時,人還有生物學(xué)年齡,是根據(jù)人體生理學(xué)和解剖學(xué)正常的發(fā)育狀態(tài)所推斷出來的年齡,能夠體現(xiàn)人體的組織結(jié)構(gòu)和生理功能的實際狀態(tài)。另外,人還有心理學(xué)年齡,是顯示心理發(fā)展水平的一種年齡,把心理學(xué)年齡與時間年齡相對比能看出一個人智力水平的高低。
在生活中,一些人的時間年齡與生物學(xué)年齡是有差距的,其個體差異可以達(dá)到5~10歲,甚至更大。也就是說,衰老可能提早,也可能推遲。有的人看起來沒有那么老,指的是實際的時間年齡較老,但生物學(xué)年齡表現(xiàn)得較年輕。而現(xiàn)在測試端粒的長度則是從分子生物學(xué)的水平來衡量壽命,因而更準(zhǔn)確。所以比拉斯科等人提出測試端粒長度以檢測壽命確實有根據(jù)。
如何測試?
比拉斯科等人開辦了一個名為生命長度(Life Length)的公司,所有測試端粒以預(yù)知壽命的醫(yī)學(xué)和商業(yè)活動都由該公司來負(fù)責(zé)。具體方法是,生命長度公司與英國在內(nèi)的歐洲醫(yī)學(xué)公司合作,將檢測方法推向市場。英國和歐洲的醫(yī)學(xué)公司為生命長度公司提供血樣,然后這些血樣送到馬德里的生命長度公司進(jìn)行測試。具體收費是測試一次收費500歐元(約合5000人民幣)。不過,這一費用可能會隨著測試人數(shù)的增多有所下降,因此可能吸引較多的人參與測試。
盡管比拉斯科并未解釋如何測試,但具體方法可以由過去的研究獲知。血液中含有的有形成分包括紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血小板以及一些干細(xì)胞。但是,最能反映人的生理和病理狀態(tài)的是白細(xì)胞,因為白細(xì)胞內(nèi)部有染色體,染色體兩端當(dāng)然有端粒。已有的研究發(fā)現(xiàn),測試白細(xì)胞染色體上的端粒不僅可以推斷一個人壽命的長短,同時還能發(fā)現(xiàn)一些疾病的蛛絲馬跡,因為端粒明顯地與衰老和疾病有關(guān)。
美國費城威斯塔研究所基因?qū)<野qR紐埃爾·斯考達(dá)拉科斯等人進(jìn)行了一項研究,測量長跑運(yùn)動員和經(jīng)常運(yùn)動的人白細(xì)胞中染色體端粒的長度,并將這類人的白細(xì)胞的端粒與相同年齡段、身體健康、從不吸煙但運(yùn)動量很小的人的端粒作比較分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn),愛運(yùn)動者比不愛運(yùn)動者的心率較慢,血壓和膽固醇水平較低。而且,愛運(yùn)動者的白細(xì)胞染色體端粒長度更長,同時,端粒酶活性更高。基于端粒和端粒酶這兩個要素,研究人員認(rèn)為,這能解釋為何喜愛運(yùn)動者比不愛運(yùn)動者更長壽。因為,前者的端粒長,而且端粒酶的活性更高,這有助于保持端粒長度,也就延緩了衰老。這與2009年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲得者的研究結(jié)果是吻合的。
斯考達(dá)拉科斯等人的研究也可以從另外的角度來解釋人的衰老和患病。例如,隨著年齡的增長,人們患癌的幾率增加,原因之一是白細(xì)胞的端粒縮短,因而導(dǎo)致了自身衰老。而白細(xì)胞又是全身的免疫細(xì)胞,由于自身衰老,免疫功能不再強(qiáng)大和正常,因此也就不能有效抗御異常細(xì)胞,如癌細(xì)胞的生長。運(yùn)動可以防止白細(xì)胞內(nèi)染色體端粒變短,進(jìn)而維持白細(xì)胞正常免疫功能,這就可以解釋為什么運(yùn)動具有抵御癌癥的作用。
同樣的解釋也適用于心臟病。在高血壓等多種因素作用下,老化的白細(xì)胞會使血小板加速聚積。加強(qiáng)運(yùn)動可以保持白細(xì)胞的年輕狀態(tài),因而可以有效清除血小板聚積,也就可以預(yù)防血栓、心肌梗死和高血壓等疾病的發(fā)生。
美國的另一項研究更是直接證明了端粒與壽命的關(guān)系。加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校的研究人員進(jìn)行了由美國國家健康研究所資助的“麥克阿瑟健康老年化研究”項目。研究者檢測了236例年齡在70~79歲之間的健康老年志愿者的血液樣本。這批志愿者是于1988年—1991年被采集血液樣本的,研究人員檢測了他們血液中白細(xì)胞的端粒的長度,然后追蹤他們中有多少人是死于心血管疾病。
結(jié)果發(fā)現(xiàn),男性志愿者中,端粒縮短速度最快者的死亡率是其他人的3倍。而女性志愿者的端粒縮短速度對死亡率影響不大。當(dāng)然,決定壽命更重要的因素是最初的端粒長度。一開始端粒就最短的人的死亡率是其他人的2.3倍。
所以,抽取人的血樣以測試和分析白細(xì)胞的端粒的長短是可以預(yù)測一個人的壽命的長短的。
有人會測試端粒的長短嗎?
比拉斯科的生命長度公司檢測端粒預(yù)知壽命的診斷到年底才能進(jìn)行,但也有一些人開始咨詢是否現(xiàn)在就可以測試。這表明,測試端粒長短以預(yù)判壽命還是有市場的。其實,檢測端粒就是基因檢測的另一種形式,如同孕婦產(chǎn)前檢測胚胎的DNA以判斷未來孩子是否健康以及有遺傳病家族史的人檢測某種特定基因以預(yù)測孩子是否會患疾病,從而未雨綢繆一樣。
愿意測試端粒的人對生活持有積極的態(tài)度,通過測試,如果知道自己的端粒較短,可能壽命不長,就會提前做好人生的準(zhǔn)備。這種準(zhǔn)備包括幾方面。其一,通過多種因素來彌補(bǔ)端粒較短的不利情況。過去的研究表明,盡管基因是決定人們長壽和健康的一種重要因素,但是,基因也僅僅是長壽的一部分原因,所起的作用大約是25%~30%。而長壽更多的還靠后天的生活方式,包括合理膳食,適量運(yùn)動,戒煙戒酒,心理平衡等。所以,測試者即使被證實端粒較短,也可以通過后天的生活方式來彌補(bǔ),從而以其他的方式來努力延長自己的壽命。這就是一種積極的生活方式。
其二,測試者知道自己端粒的長短并了解了大概的壽命后,也會對自己有限的生命長度做一個比較合理的安排。例如,在有限的時間內(nèi)對自己的學(xué)習(xí)、職業(yè)、生活做全面的規(guī)劃,不浪費生命,抓緊每一天的時間。這就有可能在有限的生命長度中做出一般人不可能完成的事,或者取得一般人不可能取得的成就。
當(dāng)然,測試端粒還有另一種作用。因為端粒的長短和某些疾病的發(fā)病率有關(guān)聯(lián)。如果測試端粒,知道了端粒與壽命和疾病之間的關(guān)系后,也許能通過醫(yī)學(xué)的方法保護(hù)或延長端粒的長度,以阻止衰老和疾病的產(chǎn)生。當(dāng)然,這要靠分子生物學(xué)未來的發(fā)展才會實現(xiàn),因為這涉及基因的增減和刪除,或者直接讓端粒酶促進(jìn)端粒增長以維持端粒的長度。
和人們對待生活中所有的事物一樣,也會有很多人并不愿意測試端粒,因為每個人的壽命和生死有許多因素是誰也預(yù)料不到的。如果把這種未知的東西當(dāng)作已知來對待,生命在很大程度上就失去了意義。一個人如果知道自己只能活到什么時候,可能隨時都會憂心忡忡,惴惴不安,生活得并不快樂。這正如被醫(yī)生宣布患了癌癥的人會遭受重大心理打擊,反而不利于疾病的治療。同樣,一些人通過端粒測試知道了自己壽命較短,也會增加心理負(fù)擔(dān)。所以,讓自己的壽命保持未知甚至神秘,是人生的魅力所在。
另一方面,人類和其他生物的衰老是受多種機(jī)制的影響,端粒和端粒酶只是其中的一種重要因素。而且,要等待人體或生物體的所有細(xì)胞的端粒縮短后,才有可能形成生物和人的全面衰老。過去的研究發(fā)現(xiàn),多種基因和多種代謝調(diào)節(jié)路徑都決定著人的衰老。例如,在小鼠身上發(fā)現(xiàn),lq基因、6q基因、P21基因、WP53基因、P16基因等是衰老基因,它們是在同一代謝途徑上抑制和調(diào)控細(xì)胞的增殖。相反,Werners基因和bc12基因是抗衰老基因。因此人的衰老和壽命不僅在生物學(xué)上是多基因、多層面和多途徑的復(fù)合作用,而且人的衰老和壽命還要取決于后天的生活方式,而生活方式也是多種因素的集合作用。
所以,依據(jù)端粒的長短來檢測壽命雖有科學(xué)根據(jù),但是未必完全準(zhǔn)確。