氢气控癌在线课堂4:氢分子的抗氧化作用及延缓衰老潜在机制

导读:1、衰老与延缓衰老的实践;2、氢气控癌的抗氧化作用及延缓衰老潜在机制;3、吸氢机延缓衰老的效果观察。来源:赵超   复旦大学教育部/卫生健康委/医科院医学分子病毒学重点实验室。配图来源于网络与原文无关。

人类对生活质量的追求和对长生不老的渴望,恐怕是在稍微满足温饱之后就出现了。我们听多了古代君王求仙丹,渴望长生不老的奢望。虽然我们会讥笑他们的愚蠢,但仔细想一下,在那样的年代,且不论科学水平低下,追求长生不老的想法也只能是少数人的美好想法。然而随着科学技术进步和社会飞速发展,追求长生不老逐渐成为了普通大众的热门话题——虽然这个问题尚无答案。同样对于氧分子的神奇作用,也离不开长生不老的话题。一则是长寿老人的肠道里分离出产氢的细菌,一则是日本人用产氢的海底泥洗脸,保持皮肤不衰老。那么氢分子到底能否延缓衰老呢?要了解这个问题,我们先了解一下衰老。

■衰老与延缓衰老的实践

衰老的含义逐渐被人们所认知和接受,它强调机体随年龄而发生的自然的生理功能减退,或由于内外因素导致的病理性功能减退,从整体、器官、组织和细胞水平,衰老具有一组典型的特征。而促衰老的因素和衰老的机制也逐渐被认知,包括营养物质或能量的供给不足,激素水平下降或对激素的应答能力下降,大量自由基的产生导致DNA损伤、脂膜过氧化放大自由基网络及危害、细胞器膜通透性改变等。其中, 关于细胞衰老的分子机制研究较为深入,围绕细胞器功能改变(细胞核染色体稳定性,溶酶体功能,线粒体应激,内质网应激等),细胞内信号通路改变等,也包括细胞代谢水平改变,还有细胞表观遗传改变和端粒长度变化等预测细胞“年龄”和寿命的指标。

面对衰老,人们提出是否可以通过一些措施来“延缓衰老”。虽然“延缓衰老”并不被医学认可,相对准确说法为“延缓衰老”,但丝毫无法阻碍人们对此的热情和尝试。这些措施包括抗氧化物质的使用,能量限制,激素补充(替代疗法),营养物补充,有害物清除(如排铅,排毒),干细胞补充,免疫干预和菌群干预等。这些措施在特定人群和背景下,取得了一定的疗效。但考虑到不同措施或存在潜在风险、或疗效不确定、或可及性差等问题,限制了其推广。

其中,抗氧化措施的应用最为广泛,也最被学界和大众认可,其原因在于:氧化损伤在导致细胞衰老中的作用及机制研究较为透彻;可供选择的安全有效的抗氧化物质也较多,如维生素C和维生素E、不饱和脂肪酸、多酚类物质等。

氢气控癌的抗氧化作用及延缓衰老潜在机制

■氢气控癌的抗氧化作用及延缓衰老潜在机制

正如前述氢分了在选择性抗氧化作用中,具有别的物质无法比拟的优势,特别是它的易扩散性、安全性,决定了它具有广阔的应用前景。我们在试管内的生化研究和细胞内的研究中均已确证了富氢水具有的选择性温和抗氧化的活性,特别对于高活性的羟自由基和超氧阴离子等具有明显的清除作用,对一些低活性的生理性自由基则无作用。而高活性的自由基是诱导细胞衰老的重要源头,清除该类自由基,则能对抗促细胞衰老的作用

另外,氢分子也可以通过稳定膜性细胞器的结构,改善其功能;通过促进细胞对能量的利用,防止代谢抵抗;抑制炎性信号通路,达到抗炎目的。氢分子的这些潜在的机制,为其发挥延缓细胞衰老的作用提供了理论依据。近来,氢分子对菌群的干预,也为多途径延缓衰老提供了可能性(已有“氢分子――菌群——延缓衰老效应”相关性的观察,未来需证明因果关系)。

神奇的氢聊

■吸氢机延缓衰老的效果观察

衰老可简单分为生理性衰老(自然老化)和病理性衰老(伴明显细胞损伤),氢分子对二者有抑制作用,机制不尽相同。对抗生理性衰老作用中,吸氢机氢气吸入或者富氢水饮用等途径吸收氢分子,主要可改善细胞功能指标(如上调代谢的酶,降低溶酶体内衰老相关的半乳糖苷酶) , 长期可改善DNA高甲基化水平, 减缓端粒的缩短速率等。

我们研究发现,在长期连续传代的多种细胞系中,氢分子的干预均起到降低溶酶体内衰老相关的半乳糖苷酶水平,减弱内质网应激水平,局限化自噬细胞比例等。在利用人胚胎脐静脉内皮细胞连续传代模型中,我们观察到第6代和第13代细胞氢分子持续干预组的端粒长度明显长于对照组,极限传代代数也明显大于对照组。对于病理性衰老的干预实验中,我们发现氢分子对延缓衰老的效果更为明显。如我们利用过氧化氢诱导的斑马鱼幼鱼促衰老模型中,观察到氢分子干预组(无论之前、现在、还是之后干预)均能有效地降低衰老相关的半乳糖苷酶表达水平, 利用葡聚糖硫酸钠(DSS) 诱导下的多种细胞模型中, 可观察到氢分子组降低凋亡细胞比例,发挥延缓衰老的作用

在我们合作者展开的老年小鼠研究中发现,氢分子可抵抗一组衰老相关性疾病的发生,并发现这种效应可能与氢分子抗炎作用和对菌群的改善有关,进一步的机制也正在探索之中。此外,对丁皮肤病理性衰老的干预作用的观察中,也发现了氢分子展示出的抗炎、抗凋亡作用。

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■吸氢机氢分子延缓衰老的优势及应用前景

正如前述氢分子的作用特点和优势,应用于延缓衰老的干预之中,氢分子比起其他措施最大的优势在于安全性和易扩散性,如更容易透过血脑屏障,对神经系统衰老疾病的干预效果可能更加显著,值得我们在相关领域进行探索和深人研究。此外,对于衰老相关研究往往需要更长的研究周期,如何设计更加合理有效的干预方案也值得探索。当然,从细胞和动物模型中得到启发后,转在人群中研究,特别是随机对照,将为氢分子的延缓衰老作用提供更加有力的证据。除外对衰老及老年疾病研究的学术价值,氢分子干预手段在延缓衰老应用市场中蕴含巨大商业价值,值得更多的关注和社会资本投人

本文及前一节的科学依据部分来自于科技部重点研发计划“主动健康和老龄化科技应对”重点专项中“基于菌群衰老干预措施的探索”子课题(项目编号2018YFC 2000500) 。

 (赵超   复旦大学教育部/卫生健康委/医科院医学分子病毒学重点实验室)

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