1835年,达尔文登上加拉帕戈斯群岛,开始自己的发现之旅。他采集了大量珍贵的标本,其中就包括群岛上特有的一群雀。它们有相近的喙的结构、短尾、体型和羽毛形状。
1839年,达尔文在《小猎犬号航海记》中写道:“看到如此极小的一群、非常近缘的鸟的结构之渐变和多样化,人们或可想象这个群岛最初没有什么鸟,一个物种被修修改改以满足不同的目的。”
衰老,作为人类生命进化过程中的伴随产物,已经成为老龄化时代我们必须正视的现实。到2050年,全球超过65岁的人口将占总人数的六分之一。与此同时,人类的“健康寿命”并没有跟上寿命延长的步伐——多数人在六七十岁时,便陷入带病衰老的困境。
因此,抗衰的目标,并非对抗死亡,而是“延长健康寿命”,减少患病、失能的发生。
不过,如何延长健康寿命是个古老、复杂的议题。古时帝王追求仙药,以求长生,今时豪客尝试换血,以续青春。
生物世界的第一性原理是什么?
如何定义衰老?衰老是一种病吗?
衰老的标志有哪些?
关于抗衰,目前科学和医学分别走到了哪一步?
如何科学地抗衰?
当我们讨论抗衰的时候,有哪些新语境与新议题?
抗衰的未来会是什么样?
我们整理了与抗衰有关的重点书目和论文,已放在文末,供你参考。
生物世界的第一性原理
1958年,佛朗西斯·克里克提出了分子生物学的中心法则,即遗传信息在不同的大分子之间的转移都是单向、不可逆的,只能从DNA到RNA(转录),从RNA到蛋白质(翻译)。这两种形式的信息转移,在所有生物的细胞中都得到了证实。
然而,60多年后的今天,尽管生物技术高度发达,我们对人体的理解还远不足够,很多事情仍然像是“黑箱”。比如,在创新药的研发过程中,若未经大规模临床试验,几乎无人能预判其安全性与有效性。
与物理世界严密的逻辑规律不同,在生物世界里,我们难以用演绎推理的方法对生物体进行准确预测。具体而言,即便对于同一物种,即使我们研究发现了细胞的某一条信号通路,也常常无法借此预测或解释其他信号通路的运行逻辑。
那么,生物世界的第一性原理究竟是什么?
这便要回溯到一个经典理论——达尔文的进化论。“物竞天择,适者生存。
正如开头所提及的,雀的形态经过漫长岁月的“改良”,才适应了岛上的自然环境。与此同时,哪些帮助雀熬过极端环境的特征会被遗传给下一代。就这样,在“适者生存”的进化法则之下,生命在“有改变的继承”中代代延续。
物种寿命到底受什么影响?
这里有一些有趣的事实:
保护机制方面:爬虫动物的寿命长短不一,长则上百年,短则仅数月至一年。研究发现,最长寿的爬虫动物主要有两类,一类是有甲壳的,如乌龟;另一类是有毒液的,以蛇为例,有毒的蛇往往比无毒的蛇寿命更长。性别因素方面:与人类不同,雄性鸟类通常比雌性寿命更长。这是因为鸟类与哺乳动物不同,其雄性拥有两个相同的性染色体。繁殖能力因素方面:经过自然选择或人工筛选后,寿命长的果蝇聚集在一起,繁殖力会下降,而寿命短的果蝇聚集后,繁殖率会提高。这意味着延长寿命的代价是生殖能力的下降。
具体到不同地区,我们会发现,欧洲人均寿命在18世纪时就已超越其他地区,这大致得益于工业革命带来的一些变革。在这张图表中,加拿大东部出现了偏离值,在欧洲殖民者抵达北美大陆之前,生活在该地的古人就有长寿的记录。即便没有任何科技的加持,他们中的许多人能活到80岁,甚至不少人能活到100岁。
关于人类寿命的极限,当前主要有两种观点。
其一为性成熟理论,依据统计学推论,人类寿命的极限是性成熟年龄的8-10倍。由于人的性成熟大致发生在15岁左右,因此人类的极限寿命为120岁。
另一种说法是海夫利克极限,即细胞分裂的极限为50次。体细胞分裂的平均周期为2.4年,分裂50次,结论同样是120岁。
衰老,一个“年轻”的概念
对动物界而言,繁育和传承是进化的主要目标,自然选择通常只作用于那些可提高繁殖成功率的基因。许多动物包括灵长类动物在完成了繁殖之后,或者说失去繁殖能力后,很快就会走向生命的终结。
人类却是个例外。
人类在繁殖期结束后,仍会延续相当长的生命,这段生殖期后寿命(Post-reproductivelifespan,PRLS),即所谓的衰老期。
这意味着,人类的衰老并非自然选择的结果,而是源于人类社会的选择。至于人类为何会如此选择,目前尚无确切解释。
有一种说法认为,衰老期对人类是有益的。这主要体现在两个方面:
其一,人类是社群动物,亲情的照顾有助于整个社群的稳定。在动物界也有类似例证,例如,蜂群中蜂王的寿命特别长,是因为整个蜂群都在照料它,而亲情照顾有利于蜂群的稳定,蜂王的长寿就是这个机制的副产品。
另一方面,在进化上,人和其他动物相比,优势并不在于体力,而是脑力和智力。因为神经元是不会死亡的,理论上,在没有疾病的情况下,一个人的智力认知会随着寿命增长而增长。从这个意义上说,尽可能延长生命,对人类是一种正向的选择。
“衰老”这一专属于人类的社会性概念,也是一个极为年轻的概念。
因为在200多年前的1800年,人类的平均寿命尚不足40岁。饥饿、疾病、杀戮以及各种灾难,使得人类可能尚未进入衰老期便已遭遇死亡。
近几十年来,得益于社会经济、公共卫生、医药保健等领域的发展,以及世界环境的相对和平,人类的预期寿命有了显著提升,我们才有机会目睹越来越多的“衰老”现象。
2018年,世界卫生组织(WHO)曾将衰老纳入疾病范畴,但在其最新的国际疾病分类(ICD-11)中,衰老被描述为“内在能力的衰退”,却并未明确将其定义为疾病。
WHO的这种描述,承认了衰老的生物过程,为开发针对衰老的治疗方法提供了基础。当下的共识是,抗衰的目标并非对抗死亡,而是“延长健康寿命”,减少患病和失能的发生。
衰老研究的历史
在历史长河中,人类一直致力于理解和对抗衰老。
古人发明草药疗法和针灸技术,以期促进健康与长寿。此类故事我们都耳熟能详。
自20世纪20年代起,研究者们通过实验证实,动物的寿命是可以调控和影响的。例如,实验结果表明,在不同光照条件下,果蝇的寿命存在显著差异;限制卡路里的摄入,能够延长小鼠和大鼠的寿命。
这项试验激发了后续的大量研究,也相继得到了多次验证。2015年,知名科学记者MeganScudellari在《Nature》发文说:通过将动物拼接在一起,科学家们已经证明,年轻的血液可以使衰老的组织恢复活力,接下来要做的事情是,测试它是否适用于人类。
总体而言,“异体共生”对人体的生物学年龄和长期健康的总体影响尚不清楚。但为了“返老还童”,总有人愿意尝试。
2019年,该疗法被美国食品和药物管理局(FDA)一纸禁令叫停。即便如此,类似的研究并未停止。
2022年8月,Conboy夫妇在《GeoScience》发表论文称,在人衰老的过程中,体内会积累许多代谢废物,或许我们无需进行“异体共生”,只需将自身体内的血液稀释一半,便可达到“变年轻”的效果。
不过,此次小样本人体试验的结果,能否在未来更大规模的研究中重现,仍有待观察。
衰老的底层机制与理论
那么,衰老究竟是如何发生的?衰老是基因决定的吗?衰老又是从何时开始的?接下来,我们会深入探究衰老的底层机制与理论,以助大家更好地理解衰老的发生过程。
关于衰老的成因,当前学界存在四种理论:非程序性衰老理论、程序性衰老理论、发展程序驱动衰老理论以及达奈德衰老理论。
非程序性衰老理论主张,生命中累积的损伤推动了衰老过程的发生。程序性衰老理论则认为,特定的遗传程序是推动“衰老时钟”的关键因素。
与之类似,达奈德衰老理论认为,衰老是生物学的固有结果。该理论借用希腊神话中的达奈德(Danaids)来隐喻衰老。在希腊神话中,达奈德因谋杀丈夫而被判处永远用穿孔容器装水。
从这个角度来说,该理论认为生物体就如同穿了孔的容器,其生物学固有的缺陷(孔)使得它无法永远容纳生命(水)。类比到人类,当最底层的细胞开始出现一个个“洞”时,这些变化会体现在人体的各个器官上,包括皮肤、神经、骨骼等,从而呈现出不同程度的衰老。
衰老全景图
透过下图中的“金字塔”,我们能够清晰地一览衰老过程发生的全景。
在金字塔的最底端,是微观层面的细胞衰老;中间部分,则是中观层面的组织、器官与系统的衰老;而最上面,则是宏观层面的机体衰老。
这与上文所提及的达奈德衰老理论高度契合。衰老就如同在分子和细胞这样的底层出现了一个个“洞”(缺陷),这些缺陷在人体的多个器官上有不同程度的体现,进而引发了不同程度的器官衰老,最终导致整个人的“衰老”。
金字塔的左边展示的是衰老的研究方法,涵盖了生物模型系统、单细胞组学技术、基于成像的技术、生物计算方法等。与之相对应的金字塔右边,则是衰老的治疗方法,包括干细胞治疗、基因治疗、抗衰老药物以及人工智能辅助药物发现等。
衰老的12大特征
作者指出,衰老标志必须满足以下三个标准:(1)会随年龄的增长而发生变化;(2)在实验中增强该特征,有可能加速衰老;以及最为重要的一点(3)通过对该特征进行治疗和干预,有可能减缓、停止甚至逆转衰老。
这12个衰老特征包括:基因组稳定性丧失、端粒损耗、表观遗传改变、蛋白稳态丧失、营养感应失调、线粒体功能障碍、细胞衰老、干细胞耗竭、细胞间通讯改变、大自噬功能失效、慢性炎症以及生态失调。
值得一提的是,前9个特征是作者在2013年就已提出的,而后3个则是此次新添加的。
作者还将这些特征分为了三类:原发性、拮抗性、综合性。
衰老的基础标志,即原发性标志,是启动衰老过程的关键。因为它们所产生的损伤会随着年龄的增长而不断累积。
以端粒损耗这一原发性标志为例。研究表明,端粒长度与衰老、人种、分布组织、遗传和变异等诸多因素存在关联。如前所述,按照海夫利克极限计算,人体细胞大约能够分裂50次。随着细胞分裂次数的增加,人类端粒每次会缩短约40-200个碱基对(bp),因此,在衰老死亡之前,端粒长度通常会剩余一半左右,约为5-6kb。
以营养感应失调为例。当细胞判断营养素存在与否的机制失效时,营养素感应失调便会发生,从而带来有害影响。要知道,在人处于发育期时,或者说在极端恶劣的环境中,我们的身体会创造出一种机制来制造营养,以保护细胞免受营养素匮乏的影响,从而使我们得以生存。
因此,有学者提议从能量控制的角度来抗衰,相当于人为营造一个环境,让身体感受到一种类似于人在发育期对营养有渴求的状态,以延缓营养感应失调,保持旺盛的生命力。
类似地,还有研究者提出以适度寒冷来抗衰,因为这样可以激发人年轻时的保护通路,以期达到抗衰的效果。
当原发性和对抗性特征造成的累积损伤无法抑制或修复时,整合标志就会出现,导致干细胞衰竭、细胞间通讯改变。它们共同决定了衰老的速度。
抗衰策略的多重路径
针对上述12个衰老标志,研究者们已经展开了许多抗衰策略研究。
干细胞治疗是针对干细胞耗竭而展开的策略。一些靶向药的研发是针对线粒体失调、自噬功能失效等标志展开的。其中一个令人兴奋的药物策略是使用衰老细胞毒素,它们能够选择性地消除衰老细胞的小分子。
在行为干预方面,热量限制、饮食调整、坚持运动、适度寒冷,以及摄入可调节肠道菌群的保健品,这些听起来或许司空见惯的方法,在理论上都被验证对抗衰有益。
在药理学干预方面,目前有许多动物实验的探索,也已经有不少靶点被验证能够帮助哺乳动物抗衰。
那么,也许你会好奇,为何还没有一款真正意义上的抗衰药呢?这是因为这些在动物实验中被证明具有潜在有效性的研究成果,尚未能够进入正规的人体临床试验。
这也从侧面解释了为什么著有《长寿》等畅销书、被誉为哈佛抗衰教父的大卫·辛克莱一度被指卖假药,从而受到科学界的批评。
未来,随着“衰老生物标志物”被接受,针对衰老本身的药物或许能够得到测试和批准,从而用于治疗“衰老”。
Guarente等学者2024年发表在《CellMetabolism》上的研究,指出了8种可以通过减弱衰老标志来发挥作用的代表性药物,其中包括用于抗肿瘤和改善神经退行性疾病的免疫抑制剂雷帕霉素(Rapamycin)、被验证可以用于降糖和减重的药物GLP-1,以及能促进肠道中有益菌群生长的益生菌,等等。
在这些尚未推向临床试验的药物中,用于治疗2型糖尿病的药物二甲双胍是一个特别的存在。一些动物研究和流行病学数据显示,二甲双胍能够延长寿命,并改善健康状况。
2015年,一项名为“使用二甲双胍靶向衰老”(TargetingAgeingwithMetaformin,TAME)的试验成为FDA首个批准将衰老作为治疗目标的临床试验。
该试验计划在3000名非糖尿病患者(年龄在65-79岁之间)中进行双盲试验,以研究二甲双胍的抗衰老作用。目前,TAME研究仍在进行当中,已有初步证据表明二甲双胍在延缓衰老方面具备潜力。
低出生率、人工智能,太空探索,
我们讨论抗衰的新语境
首先我们来看养老的社会负担。到2050年,全球超过65岁的人口将占总人数的六分之一。衰老阶段所伴随的生理功能下降、患病与失能等问题,使得“衰老”已演变为全球性的经济政策难题。
依据WHO的统计数据,以美国为例,过去20年间,美国的人均寿命增长了2.3%,但其中健康寿命只增长了0.5%,这表明其“健康寿命”的增长未能与延寿的步伐同步。与此同时,由于大部分的寿命增长都是处于一种衰老甚至失能状态,这导致美国人均医疗卫生支出居高不下。
有学者研究指出,使社会和经济负担最小化的方式,是让人口的生存曲线呈现“矩形化”,即让人口的死亡率更集中在极限寿命附近。当然,这只是理论层面的极端设想。
当我们了解了衰老背后的生物学规律,明白人类预期寿命不会骤然缩短后,问题随之而来:伴随老龄化社会而来的种种社会问题,难道真的无药可解?面对养老金缺口难题,究竟是提高生育率还是抗衰老更为有效?
过去,许多人将其归因于经济越发展,人们越不愿意生育。然而,数据显示,在过去的六十年中,世界上几乎所有国家的出生率都在下降,且经济更为发达的国家,出生率下降的速度更快。这指向了一个我们较少考虑到的维度——随着人类寿命的延长,人类的出生率必然会下降。
提高生育率与抗衰老,看似是解决方案的“一体两面”。既然我们难以靠提高出生率来打败老龄化,或许“抗衰”才是更为直接有效的办法。换句话说,在人口增长趋缓的时代,通过抗衰延长健康寿命,对推动社会向前发展有积极作用。
再来看人工智能。回望历史,人类的进步与发展高度依赖群体智慧或者说集体智慧。在古代有文字记录之前,信息主要靠口耳相传,老人丰富的阅历和经验对群体的生存极具价值。文字被发明后,信息和知识得以被记录并跨代传播。在大模型发展进入快车道的背景下,一个值得深入思考的问题是,人类自身的群体智慧能否跟上AI的发展步伐,人类如何在与机器人和AI共存的时代实现自身价值,追求更高的目标。
研究表明,人类的大脑在一生中都有可塑性和学习能力。假如能通过有效的抗衰,延长健康寿命,减少脑疾病,将延长人类大脑发挥作用的时长,有助于人类在衰老过程中保持智力活跃,积累新知与智慧,从而为社会向前发展做出更大的贡献。这类似于AI大模型的ScalingLaw(规模效应),即更海量、更高质量的数据输入,会带来更出色的表现。
抗衰的未来
“衰老”二字,拆分来看,人们更惧怕的是“衰”而非“老”。当我们谈及“相守一生”时,会说“与子偕老”,却对“衰”避而不谈。倘若我们终将老去,那么我们所追求的应是“老而不衰”。
因此,研究“抗衰”的目的,简而言之,即设法在我们的生命中增加健康寿命的比例,减少患病、失能的寿命。
相信未来几年,我们将迎来抗衰行业发展的转折点。届时,可行的策略和方法可能将变得显而易见,并推动我们更广泛地使用干预措施来抵抗衰老。
让我们一起拭目以待。
参考书单
如果你对衰老和抗衰话题感兴趣,可以参考我们整理的“抗衰小书单”。
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