以往人們對衰老的研究主要局限于生理學范疇，如觀察到衰老時心臟搏出量減少，神經傳導速率減緩，等等。近十余年來，隨著細胞生物學和分子生物學的飛速發(fā)展，人們開始從分子層次探討衰老的原因和本質。雖然衰老機制的研究是當今生命科學研究的一個熱點領域，也取得了不少進展，但是由于衰老的原因非常復雜，許多研究至今還是停留在假說階段。
遺傳決定學說 認為衰老是遺傳上的程序化過程，其推動力和決定因素是基因組?？刂粕L發(fā)育和衰老的基因都在特定時期有序地開啟或關閉?？刂茩C體衰老的基因或許就是“衰老基因”。長壽者、早老癥患者往往具有明顯的家族性，后者已被證實是染色體隱性遺傳病。這些都促使人們推測，衰老在一定程度上是由遺傳決定的。
氧化損傷學說 早在20世紀50年代，就有科學家提出衰老的自由基理論，以后該理論又不斷發(fā)展。自由基是一類瞬時形成的含不成對電子的原子或功能基團，普遍存在于生物體內，種類多，數量大，是活性極高的過渡態(tài)中間產物。自由基的化學性質活潑，可攻擊生物體內的DNA、蛋白質和脂質等大分子物質，造成氧化性損傷，結果導致DNA斷裂、交聯(lián)、堿基羥基化，蛋白質變性失活，膜脂中不飽和脂肪酸氧化而流動性降低。正常細胞內存在清除自由基的防御系統(tǒng)，包括酶系統(tǒng)和非酶系統(tǒng)，前者如超氧化物歧化酶（SOD），過氧化氫酶（CAT），谷胱甘肽過氧化物酶；非酶系統(tǒng)有維生素E，醌類物質等。實驗證明，SOD與CAT的活性升高能延緩機體的衰老。研究人員將SOD與CAT基因導入果蠅，轉基因果蠅中酶活性顯著升高，平均年齡和最高壽限有所延長。但也有研究對SOD等抗氧化因子對衰老的影響提出質疑。例如，有學者將小鼠的谷胱甘肽過氧化物酶基因及SOD1、SOD2、SOD3基因中的一種剔除，結果并未引起衰老的加速。而且，人們在線蟲中已發(fā)現至少兩個與壽命延長相關的基因，它們都與抗氧化作用無關。
端粒鐘學說 端粒是染色體末端的一種特殊結構，其DNA由簡單的重復序列組成。在細胞分裂過程中，端粒由于不能為DNA聚合酶完全復制而逐漸變短。1990年，科學家測定了不同年齡段人成纖維細胞染色體的端粒長度，結果發(fā)現端粒長度隨年齡增長而下降；在體外培養(yǎng)的成纖維細胞中，端粒長度也隨分裂次數的增加而下降。在這些研究基礎上，科學家提出了端粒鐘學說，認為端粒隨著細胞的分裂不斷縮短，當端粒長度縮短到一定閾值時，細胞就進入衰老過程。后來其他科學家又提出了更令人信服的證據。此外，對提前衰老的克隆羊多莉的研究發(fā)現，它的細胞中端粒的長度比同齡羊短20%。這些研究表明，端粒長度的確與衰老有著密切的關系。然而一些研究并不支持這一學說，例如，有研究發(fā)現某些小鼠終生保持較長的端粒，但并未因此獲得較長的壽命。
基因轉錄或翻譯差錯學說 隨著年齡的增長，機體的細胞內不但DNA復制效率下降，而且常常發(fā)生核酸、蛋白質、酶等大分子的合成差錯，這種與日俱增的差錯最終導致細胞功能下降，并逐漸衰老、死亡。
代謝廢物累積學說 由于細胞功能下降，細胞一方面不能將代謝廢物及時排出細胞，另一方面又不能將這些代謝廢物降解消化，這些代謝廢物越積越多，在細胞中占據的空間越來越大，影響細胞代謝廢物的運輸，以致于阻礙了細胞的正常生理功能，最終引起細胞的衰老。哺乳動物脂褐質的沉積是一個典型的例子。脂褐質是一些長壽命的蛋白質與DNA及脂質共價縮合形成的巨交聯(lián)物，它主要在次級溶酶體中形成。由于脂褐質結構致密，不能被徹底水解，又不能排出細胞，結果在細胞內沉積增多，阻礙細胞的物質交流和信號傳遞，最后導致細胞衰老。老年性癡呆（AD）患者腦內的脂褐質、腦血管沉積物中均有β-淀粉樣蛋白（β-AP），因此β-AP可做為AD的鑒定指標。
有關衰老的假說還有很多。近年來，用線蟲進行的發(fā)育程序與衰老關系的研究取得了顯著進展。正常情況下，秀麗隱桿線蟲在經歷約4 d的幼蟲期后進入成蟲期，成蟲期延續(xù)數周后即衰老死亡。但當幼蟲遇到不良環(huán)境條件時，如蟲口過密，食物短缺，幼蟲將進入休眠狀態(tài)達6個月之久；如果環(huán)境改善，又可以發(fā)育為成蟲完成其生活史。遺傳分析表明，有兩類基因與休眠期幼蟲的形成有關，一類是age1和daf2基因，另一類是daf16基因。age1和daf2的正常表達決定了正常的成蟲發(fā)育；在不良環(huán)境里，daf16將表達并使幼蟲向休眠期幼蟲發(fā)育；在某些age1和daf2的突變體中，二者部分表達，其結果是既完成正常成蟲的發(fā)育，又獲得壽命的延長，可延長2～4倍。線蟲的特殊發(fā)育模式引起研究者們的強烈興趣，因為這關系到發(fā)育方向的決定和壽命的延長。
聯(lián)系客服
