人为什么会衰老和死亡?实验室里的研究已提供了老化机制的新线索。尽管返老还童仅存在于民间传说之中,但科学的方法至少能帮助人延年益寿。
M ·杰佛是个1983年出生的男婴儿,但就在他呱呱坠地时他已进入了衰老过程。从理论上说,形成他自身的卵细胞早已开始裂变,其年龄正和他三十六岁的母亲一样大。同样,造成他母亲的卵细胞则与他母亲的母亲同岁,当杰佛到了发育的年龄,胸腺就开始缩小,最终在老年消失殆尽。这些变化,或者说退化的发生既无疼痛又不着痕迹。我们把这种贯穿人一生的这一过程称之为衰老或老化。
科学家今天正试图找出这些变化发生的原因,以及如何来防止这些变化以使衰老的过程逆转。对绝大多数动物而言,它们的日常生活始终处于一种冲动的抑制和平衡之中(check-and-balance)。这种生活如哲学家托马斯 · 霍布士所说,是“令人恶心,残忍而又短暂”。从进化角度看,早期的死亡是不可避免的,这有利于其他动物的生长。只有这样,自然界中的佼佼者才能生长、繁殖并养育自己的后代。
然而人类却不是这种专制的自然法则的顺民。人类正设法改变自然的强制来延长生命。科学家相信在这方面不存在不可逾越的障碍。从配尼西林的广泛应用至今只有五十年左右的历史。DNA的发现也只是三十年前的事。三十年前弗朗西斯 · 克里克宣布他和詹姆士 · 华生已解开了生命的秘密。这一发现首次揭示了基因中最基本的成分DNA,从而使人类有可能最终找到生病和衰老的起因。随着分子生物学和药物学研究如突飞猛进,人类有望活得比现在更长久,甚至有朝一日能长生不老。这是开天辟地以来人类孜孜以求的目标。
每种生物各有其寿限。老鼠可活上三年左右,猩猩的寿命约在四十五岁,而大象能以六十岁终其天年。某些生物的生命长得惊人。长在加州的斑驳陆离的刺果松已存活了五千多年,超过了金字塔的历史。在荒原中有一种可制木榴油的灌木,其历史已在万年左右,当它发芽之时大约正是人类在中东的祖先开始从游牧生活向定居的农业生活过渡的时候。
但对每个有生命的东西来说,衰老是个无时不在活动的因素。人卵细胞的衰老会使婴儿生来就患有综合病症及其他染色体上的缺陷,妇女在三十五岁后生育的孩子得这类病症的机会同母亲的年龄成正比。年老的父亲对子女早衰症也负有部分责任。早衰症是一种罕见病,目前有案可稽的只有六十例,得这种病的孩子在婴儿期就开始衰老,在未到发育年龄时就进入了老年,这类患者大多败在十岁左右时死于心脏病。不幸的是医生迄今对早衰症都束手无策,因为孩子的衰老同成人的衰老毫无二致。
有史以来人类一直在寻求一种能阻止衰老的药物。贞女的气息、剑客的鲜血、甲鱼汤、金丹甚至猫头鹰的肉也在尝试之列。U92年,无知的教皇八世喝了三个年轻人捐献的鲜血后结果很快死去。1889年,曾任哈佛大学教授的72岁的布朗西夸德用从狗和豚鼠身上提取的睾丸液注射到自己身上做试验,尽管此举并无带来延年益寿之效,但他的设想最后导致了今天的一些激素疗法。这些疗法现在用来推迟妇女的绝经期和阻碍衰老的进程,第二次世界;战前,一位出生在俄国的医生伏罗诺夫声称猴子是人体各组织的代用品仓库。他曾先后为二千个病人作了猴睾丸移植入人体的手术。
很多研究者现在认为衰老受基因控制,人体衰退是一个日积月累的渐进过程。六十年代中,现任老年学研究中心主任海夫列克提出这样一个理论,即每个细胞都有一个不停走动的生物钟,其裂变次数不超过五十次。这一后来被称为“海夫列克极限”的假设很快在1972年被杰克逊实验室的科学家海瑞森所推倒。他从大老鼠的骨餹中提取出干细胞(这种细胞后来长成在血液中传送氧气的红细胞)并把它们移入因放射而骨髓受损的小老鼠身上。小老鼠长大后,把移入的干细胞取出来再植入未受放射影响的小老鼠身上。在对数代老鼠做了试验后海瑞森发现来自第一代老鼠身上的干细胞存活了四代以上而不见衰老。
其他一些科学家认为,人体衰老是由于疾病的损害和一些人体内极不稳定的分子在作祟。这种外带一个电子的分子是人体内新陈代谢的产物。研究衰老问题的权威、亚克兰大医学院沃福特博士说,这些分子就像生化海洋中的一群白鲨,绝大多数都是导致人体组织氧化的媒介。正如氧化物能使金属生锈一样,人体内的氧化物也会破坏软膜组织和DNA。人体是靠酶来消灭这群危险分子的,新的证据也表明控制老化机制的基因群还制约着某些酶的活动。当人上了年岁时,人体在长年累月中所受疾病和这群“白鲨”的伤害终于酿成各器官组织的衰老。
迄今仍无人在基因里或其他方面找到促使生命之钟不停走向死亡的线索。然而衰老可能受以下三种不同但相关的系统的影响:一、大脑;二、制造激素的内分泌系统;三、制造各种抗体和自生药物的免疫系统。
当人上了年纪时,大脑的功能并不会随之而衰退,科学家认为大脑的神经细胞能活150 ~ 200年之久,遗憾的是维系身体健康的机体早在这之前就已垮掉了,老年人听觉失聪的发生率高应归因于耳朵器官自身的衰老而不是大脑的老衰。加州大学戴德篆博士说,脑细胞的数量在人一两岁时就达到高峰,以后就一直保持在这一水平上。正如肌肉生就收缩的功能,脑细胞也具有接受外来刺激的本能。正如经常锻炼能使肌肉强健,外来不断的刺激也使大脑保持健康状态。戴德蒙认为,大脑靠刺激而发达,离开刺激则死亡;使用大脑或者失去大脑,两者必居其一。
戴蒙德为了证明这一点,在十只大老鼠身上做了试验。他把老鼠放在一个布满玩具的笼子里。在这种生活丰富的环境中再加之以良好照顾的老鼠活了900天,而它们一般的寿命在700天左右。戴蒙德解剖了这些老鼠的大脑,发现它们大脑的外皮层在变厚,呈树突状的神经细胞的生长情况类似一些较年轻老鼠的神经树突。罗彻斯特大学的解剖学教授科尔璺通过对人大脑的解剖发现一些,年龄在68 ~ 92岁身体仍保持健康的人,其大脑树突要比一般中年人大脑的树突还长得长、伸得开。
但是,即便大脑能保持长于人现在寿命的健康状态,在另一方面它还是会导致人体其他组织的衰退,如对人体内的激素产生有害影响。
1967年荣誉教授邓克拉发现人体耗氧随着衰老而减少。为了找到制约这个过程的机体组织,邓克拉切除了老鼠身上产生激素的腺,结果发现是脑垂体分泌出一种减少耗氧的激素。他然后又对另一些老鼠做了脑垂腺切除手术。这些老鼠结果恢复了活力,寿命也有所增加。但问题的实质仍有待澄清,因为脑垂体无法决定分泌这种激素的时间。邓克拉打个比方说,假如有个木匠拿着一把榔头在敲钉子,那么脑垂体充其量只是把榔头,而他要找的正是那个木匠,他可能就在大脑里。
假如大脑在控制着内分泌或换言之激素分泌系统,那么内分泌腺转而又会影响免疫系统。显然,要在老年仍能保持活力,免疫系统就不能出故障,否则就难以抵挡各种疾病的袭击。在胸腺分泌出的激素中可能存在着一种赋予人活力的机能。胸腺过去一度被视为人类在进化中退化的器官。华盛顿大学的生化部主任哥尔斯顿说,人老年时的免疫能力很大程度上依赖胸腺的功能。
胸腺作为免疫组织的主宰还是在六十年代初被发现的。那时哥尔斯顿和已故的生化学家怀特发现了一族胸腺激素具有恢复年老动物免疫组织的功能,于是感到这种情况有可能也存在于人类身上。胸腺及其激素控制着三种不同的白血球的产生及其功能。第一种具有制造淋巴因子的功能,淋巴因子是免疫组织的自生药物,如抗癌的伽马干扰素就是一种。第二种专门帮助产生抗体。第三种抑制免疫组织的活动,使它免于侵犯自身组织。哥尔斯顿最近又发现某些胸腺激素还能刺激大脑里的激素,如促肾上腺皮质激素(ACTH)。这种激素能刺激肾上腺皮质素的生产,从而起到缓和风湿性关节炎的作用。它还能刺激β内分泌——一种快感激素,分泌于人奔跑、性交和分娩时。
当人步入晚年时为什么免疫组织日趋衰退呢?这是因为胸腺开始衰老。人出生时胸腺足有核桃那么大。当人发育成熟后胸腺开始缩小,进入老年时它只有原来的十分之一那么大。胸腺的功能贯穿人的一生,从四十岁以后进入衰退期。在血液中胸腺激素水平最高的时候是人出生至五岁那段时期。
维尔蒙医学院的厄席勒在试管里研究了胸腺激素对淋巴细胞的影响。他对一些大学生和年过65岁的人注射了破伤风菌之后从他们身上抽出白细胞加以培养。在用不同剂量的胸腺激素来刺激白细胞的生长后,他发现借助大剂量的胸腺激素,老年人身上摘取出的白细胞产生出的破伤风抗体和年轻人的一样多。目前他正研究在接受流感防疫苗注射的青年人和老年人身上白血球受胸腺激素刺激后的滋生情况。初步的结果显示胸腺激素提高了防疫苗的效能,厄席勒明年准备对一些青年人和老年人注射流感病菌,然后再来看胸腺激素对抗体的刺激效应。
胸腺激素可能也有助于对癌症的治疗。一些肺癌患者在同时进行了胸腺激素注射和放射性治疗后,复发的间隔时期长于没接受胸腺激素注射的患者。这些结果鼓舞了美国癌症研究所进行进一步研究来证实这些发现。
胸腺激素的补充还能医治早期的获得性免疫缺陷综合症(AIDS)。哥尔斯顿说,在这类患者中已发现他们身上免疫系统活动的重组。某些老年医学研究者对此发现很感兴趣,因为AIDS病患者身上的传染媒介导致了免疫组织的抑制,因而很多老年人易罹传染病和恶性肿瘤的袭击。根据AIDS病发生情况看,衰老并不是由细菌引起的,不过它能帮助人们获得大量有关免疫组织的知识以找出免疫组织同衰老和其他一些疾病的关系。
哥尔斯顿还研究出一种测量血液中胸腺激素含量的方法。这种检查可能很快会成为体格检查的一个常规部分。他希望通过对健康的中年人胸腺激素水平的监视来推导医生掌握实施注射胸腺激素的时间。他认为在来李胸腺激素在预防疾病上会起相当大的作用。
人体内另一种随衰老而恶化的物质是一种类固醇,称为脱氢雄烷,其功能迄今不明。不过在对有意识让它们患癌症的老鼠注射了这种物质后防止了肿瘤的发生。脱氢雄烷看来还有降低人体内胆固醇和减肥的功能。
当一些科学家热衷于研究人体机制对衰老影响的蛛丝马迹时,另一些科学家则在研究使人衰老的人为因素。先前提到过的沃福特博士认为,假如人们在早期就开始限制食量,那就有可能活到120岁左右。由麦卡在廿年代首次创立的“限食原则”已多次被许多实验所证实。沃福特和同事温德李奇用老鼠做了试验。当老鼠断奶后,限制其卡路里的摄入量,但辅之以维生素和矿物质。在这种营养受到限制而并非营养不良的生活条件下这些老鼠的平均寿命比一般老鼠长25 ~ 100%。沃福特还说,在中年期开始限制卡路里的摄入量,也有长寿之效,但这种限食步骤必须平缓而来,不得过急。
另有一些科学家并不从食量入手,他们在试图找出饮食和衰老之间的联系。来自加州大学一项最引人注目的报告说,出生三周的雌老鼠在限制氨基酸摄入的情况下,其平均寿命从原来的701天增加到一倍,高达1527天。同时这些雌老鼠的繁殖期也从15个月延长到38个月。报道说,三十三个月的雌老鼠生下的幼鼠发育也很正常。这种情况等于一个八十岁的妇女仍能生育。
氨基酸的削减是一种激烈的措施,试验的动物半数在一年内死亡,幸存者也呈痉挛、神经极度紧张状态。然而在活下来的动物中,氨基酸的减量越大,其寿命也越长。这恰同人们一般估计相反。人们一般总认为,让动物处于一种越是恶劣的环境下它们的寿命也越短。但实际情况是:处于半饿和生长受阻的动物也是衰老进程缓慢的动物。但是要在人身上施行这种副作用极大的氨基酸限量法是行不通的。这种方法只能作为了解老化过程的一种途径,为了清楚了解其抗衰老效应而采取这种过激措施,实在也是出于无奈。
目前人们所获得的所有有关老化的知识都说明衰老由多种因素形成。基因遗传、生活环境、生活方式、饮食以及操劳程度均能影响人的寿命。随着生活、工作、医疗条件的不断改善,在人口中老年人的比重与日俱增已成为全世界的一个普遍现象。十九世纪中期人口中的半数死于40岁,而今天人口中的半数能活到65岁以上,这堪称人类进化史上的一大进步。
在美国,要求加强对老年医学的研究已成为科学家们的普遍呼声。目前已有大量研究者看来已濒于解开衰老之谜的边缘。他们所付出的巨大努力同六十年代美国人致力于太空研究那种努力相类似。
这就有希望在人类进化史上带来新突破。科学家目前正研究的七个长寿科学(Seven life-extension sciences)是:改变衰老过程;活状暂停;器官移植;人造器官;复苏法;再生以及基因重组和克隆技术,如果上述努力获得成功的话,人类有望进入二十一世纪时都成为永葆健康的人。甚至有朝一日人类能彻底战胜死亡。
[Science Digest,1984年2月]