最新研究從整體組織、器官、細(xì)胞、亞細(xì)胞、分子等多個層面,對健康給出了系統(tǒng)性的新定義。
粗淺地說,健康就是“沒生病”。但這一簡單的定義并不能真正滿足我們對健康的認(rèn)識。日前,頂尖學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》上發(fā)表了一篇里程碑綜述,詳細(xì)描述了健康的8個核心標(biāo)志,從整體組織、器官、細(xì)胞、亞細(xì)胞、分子等多個層面,對健康給出了系統(tǒng)性的新定義。
該文的作者是兩位知名科學(xué)家,一位是來自西班牙University of Oviedo的Carlos López Otín教授,他的研究圍繞癌癥、衰老和基因組功能分析;另一位是法國Gustave Roussy研究所的 Guido Kroemer 教授,在細(xì)胞生物學(xué)和癌癥研究領(lǐng)域做出許多開創(chuàng)性工作。
標(biāo)志1:屏障完整
皮膚、腸道、呼吸道為我們提供了與外界環(huán)境相隔的屏障。除此之外,我們體內(nèi)還有不同尺度的屏障,例如血腦屏障、細(xì)胞的細(xì)胞膜以及細(xì)胞內(nèi)線粒體、細(xì)胞核的膜結(jié)構(gòu)。這些屏障允許特定的物質(zhì)或分子進入特定的區(qū)域,其完整性對維持健康至關(guān)重要。
以血腦屏障為例,它相當(dāng)于一道大腦過濾系統(tǒng),由神經(jīng)血管的多種細(xì)胞緊密連接而成,限制了血液循環(huán)中的細(xì)菌或?qū)е卵装Y的化學(xué)物質(zhì)等進入腦組織。血腦屏障“滲漏”,被發(fā)現(xiàn)與多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關(guān)。
標(biāo)志2:遏制局部變化
人體中不斷發(fā)生著微小的局部變化,有時是外力造成創(chuàng)口,有時是病原體入侵,還可能是細(xì)胞分裂過程中的各種“意外”造成的DNA修復(fù)失敗、出錯的蛋白質(zhì)堆積等。如果不能消除這些“差錯”或避免錯誤擴散,最終可能導(dǎo)致全身性疾病。
各種局部變化(紅色)在得到遏制(紫色)和過度激活(黑色)的情況下對健康產(chǎn)生不同的后果
標(biāo)志3:回收和更新
蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸等生命過程必需的分子,會被氧化修飾或自發(fā)變性、降解,導(dǎo)致細(xì)胞受損;同時,外部的應(yīng)激還會導(dǎo)致?lián)p傷加速。因此,大多數(shù)細(xì)胞成分和大多數(shù)細(xì)胞類型都必須不斷回收,這意味著細(xì)胞需要經(jīng)歷主動死亡、清除并替換更新的過程。伴隨衰老出現(xiàn)的許多疾病,其發(fā)生發(fā)展與回收更新過程發(fā)生的障礙有密切關(guān)系。
組織和細(xì)胞的回收更新機制
文章作者指出,自噬(autophagy)可能被認(rèn)為是最重要的一種細(xì)胞內(nèi)回收機制。動物實驗中,通過遺傳學(xué)操作、熱量限制、禁食、抑制胰島素信號或一些藥物手段有助于延長健康壽命,其機制與自噬有關(guān)。除了抗衰老活性,通過藥物增強自噬還顯示出對多種重要疾病的廣泛影響,例如遺傳性線粒體疾病、代謝綜合征、動脈硬化、肝脂肪變性,以及多種神經(jīng)退行性疾病。
標(biāo)志4:網(wǎng)絡(luò)“集成”
維持一個健康的生物體,涉及不同網(wǎng)絡(luò)之間的“集成”。從細(xì)胞內(nèi)的結(jié)構(gòu),到組織器官,到人體與微生物群之間,不同的網(wǎng)絡(luò)相互交織,很多要素在不同層次同時發(fā)揮若干作用。
這意味著,疾病并非是“局部”的病理。例如,有越來越多的證據(jù)表明,常見精神疾?。ㄈ珉y治性抑郁癥)與代謝綜合征相關(guān);精神障礙或代謝障礙以及癌癥,又與腸道菌群的變化有關(guān)。
標(biāo)志5:節(jié)律和周期
精準(zhǔn)的時序控制對于生物至關(guān)重要,心率、呼吸、腦電活動、腸蠕動,很多關(guān)鍵器官的功能都有賴于一定的節(jié)律。激素的分泌、一些細(xì)胞因子的活性變化也分別有不同周期的波動變化。
最受關(guān)注的一種生理節(jié)律,莫過于約24小時為周期的晝夜節(jié)律,也稱為生物鐘。而輪班工作、睡眠不規(guī)律、睡眠質(zhì)量差、頻繁跨時區(qū)旅行、進食時間混亂等各種原因引起的晝夜節(jié)律改變,已知與多種疾病風(fēng)險增加有關(guān),包括癌癥、抑郁癥、糖尿病、腸道菌群失調(diào)等。
標(biāo)志6:內(nèi)穩(wěn)態(tài)的復(fù)原能力
體溫、體重、血液酸堿度、血糖、血壓、血氧濃度、激素濃度等無數(shù)生物學(xué)參數(shù),通??偸蔷S持在接近恒定的水平。改變參數(shù)設(shè)定,往往導(dǎo)致慢性疾病。某種激素過多或過少而內(nèi)分泌失調(diào),是體現(xiàn)穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)重要性的一個典型例子。
這種內(nèi)穩(wěn)態(tài)的復(fù)原能力與遺傳、神經(jīng)、代謝、免疫和人體微生物組都有關(guān)系。以腸道菌群來說,盡管個體之間有很大的差異,但對于同一個個體來說,細(xì)菌組成和活性通常在童年時期就確定下來,并在此后表現(xiàn)出很強的復(fù)原力。這種復(fù)原力可以保護人體免受菌群失調(diào)相關(guān)的病理影響,如炎癥性腸病、代謝綜合征、心血管功能障礙、哮喘、結(jié)腸癌、孤獨癥譜系障礙等。
彈性機制失效,最終導(dǎo)致衰老和疾病。而以增強體內(nèi)穩(wěn)態(tài)復(fù)原力為目標(biāo)的干預(yù)措施,有望促進健康。
標(biāo)志7:毒物興奮效應(yīng)(hormetic)的調(diào)節(jié)
毒物興奮效應(yīng),指的是暴露于低劑量毒素可引起保護反應(yīng),以免在暴露于較高劑量的同種毒素時遭受損傷。作者指出,這個詞也廣泛用于描述低劑量應(yīng)激源(例如氧化應(yīng)激),引起細(xì)胞和生物體的適應(yīng)性反應(yīng),維持體內(nèi)穩(wěn)態(tài),增加生物可塑性。
很多研究正在動物模型中探索如何利用這種生物過程來增進健康,例如通過低劑量輻射、低濃度的某些化學(xué)物質(zhì)、低強度飲食干預(yù)等手段,達到穩(wěn)定基因組、清除自由基等保護效果,延長健康壽命。
標(biāo)志8:修復(fù)和再生
對于威脅健康的各種損傷,必須做出修復(fù)。這些損傷和修復(fù)涉及DNA和蛋白質(zhì)分子,也涉及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、溶酶體等細(xì)胞器。
可能的情況下,還需要讓受損或丟失的功能原件再生,以實現(xiàn)完全恢復(fù)。人類的干細(xì)胞和祖細(xì)胞具有修復(fù)受損組織和促進適應(yīng)性、代償性反應(yīng)的能力。甚至在成人大腦,一個長期被認(rèn)為不可修復(fù)的器官中,也發(fā)現(xiàn)具有潛在修復(fù)能力的干細(xì)胞。
基于干細(xì)胞的再生醫(yī)學(xué),為細(xì)胞和器官移植提供了替代方案,有望修復(fù)病變或老化的組織和器官。誘導(dǎo)多能干細(xì)胞、CRISPR-Cas9基因編輯等新技術(shù)的結(jié)合,正在為先天性基因缺陷、年齡相關(guān)性疾病帶來新的療法,幫助人們重塑健康。
8種標(biāo)志整合了各層的多種功能,協(xié)調(diào)了不同細(xì)胞和亞細(xì)胞之間復(fù)雜的相互作用,為健康提供了多維基礎(chǔ)。
在這篇綜述的最后,兩位作者總結(jié)說,健康的這些生物學(xué)標(biāo)志包括了空間分隔,體內(nèi)平衡隨時間推移而保持穩(wěn)態(tài),對應(yīng)激的一系列反應(yīng)。這組新的定義為測定身體機能、精神健康以及采用特定醫(yī)學(xué)手段檢驗器官的正常功能提供了重要的參考。
文章還強調(diào),這些標(biāo)志并不能孤立看待,它們相互關(guān)聯(lián),其中任何一方面出現(xiàn)問題,都會成為致病因素,給整個機體的健康造成急性破壞或持續(xù)破壞。