黃必錄

上海世鵬實驗室科技發(fā)展有限公司，上海市 200120

隨著人類平均壽命的延長，特別是腫瘤(或癌癥)、心腦血管病和老年癡呆癥已逐漸成為頭號殺手，由于這些疾病都是屬于衰老性疾病，目前還沒有行之有效的治療方法，通?？克幬锘蚶懑熂帮嬍车恼{(diào)理，只能治標(biāo)不治本，為此，必須發(fā)展出一套全新的理論，闡述導(dǎo)致衰老性疾病的發(fā)病機制，才能找出行之有效的治療方案，以達(dá)到標(biāo)本兼治的目的。

1 阿爾茨海默病(Alzheimer disease AD)和動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)是屬于衰老性疾病

個體的組織器官是由成體干細(xì)胞和功能細(xì)胞組成的，造血干細(xì)胞(Hematopoietic stem cells, HSCs)和骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(Bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)等屬于成體干細(xì)胞。神經(jīng)元、小膠質(zhì)細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞等屬于功能細(xì)胞。功能細(xì)胞會因為細(xì)胞衰老、病毒感染和基因突變等問題不斷被免疫細(xì)胞清除掉，為此，必須要由成體干細(xì)胞通過細(xì)胞分化來不斷補充損耗掉的功能細(xì)胞。但是，隨著年齡的增長，成體干細(xì)胞本身也會逐漸衰老，而由衰老的成體干細(xì)胞分化的用于補充的功能細(xì)胞也是衰老的功能細(xì)胞，從而造成組織、器官和個體的衰老[1]。

有學(xué)者發(fā)現(xiàn)[2]，在AD患者大腦中，神經(jīng)元衰老不明顯，而是起到支持神經(jīng)元作用的小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)生了明顯的衰老。原因是大腦中的神經(jīng)元和心肌細(xì)胞一樣因為很少更新，因此衰老得很慢，壽命和人體幾乎一樣長。但是，神經(jīng)元會不停地產(chǎn)生有毒的β-淀粉樣蛋白(Amyloid-β, Aβ)沉積在胞外，為了保證大腦正常運行，必須不停地清除掉Aβ，小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞是吞噬Aβ的主力軍。但是，隨著年齡的增長，小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞也會逐漸衰老，從而導(dǎo)致吞噬和清除Aβ的效率也跟著逐漸下降。同時，衰老的血腦屏障通透性也會升高，使不該進(jìn)入大腦的分子、真菌和皰疹病毒進(jìn)入大腦，引起炎癥反應(yīng)和增加Aβ的產(chǎn)生，因為Aβ具有抗菌肽活性。還有，腦膜淋巴管是向外排除Aβ的管道，但是衰老的腦膜淋巴管排除Aβ的效率也會下降[3]。

每種生物都有一個相對固定的發(fā)育、成熟和死亡時間表，因此，衰老和死亡的本質(zhì)是一種主動的遺傳程序，是基因程序化表達(dá)的結(jié)果。因為過了生育期，如果個體不會衰老死亡，就不會有世代更替，而一個種群都是清一色的基因，無法適應(yīng)不斷變化的自然環(huán)境，譬如在一次烈性傳染病下就會造成物種的滅絕。因此，過了青春期，遺傳程序會主動下調(diào)對正常生理有益的基因和上調(diào)有害的基因表達(dá)，以達(dá)到破壞個體的目的，這就是導(dǎo)致衰老性疾病的根本原因。雖然人類能夠多次生育和需要照顧孩子，不會因為生育很快死去，但是，對于許多一生只繁殖一次又無須照顧后代的生物，在生殖完成后遺傳程序會命令其快點結(jié)束自己的生命，例如家蠶、太平洋鮭魚、澳大利亞袋鼬等在完成生殖不久后就會死去。也就是說，為了達(dá)到破壞個體的目的，在衰老過程中，遺傳程序會主動上調(diào)Aβ的產(chǎn)生和下調(diào)對Aβ的清除，從而導(dǎo)致多余的Aβ沉積。例如，Aβ是由淀粉樣前體蛋白(APP)錯誤切割和錯誤折疊產(chǎn)生的，APP基因啟動子區(qū)的甲基化程度會隨著年齡的增長而下降，從而上調(diào)了APP的表達(dá)，增加Aβ的生成[4]；熱休克蛋白HSP70能夠幫助蛋白質(zhì)正確折疊，而衰老細(xì)胞會下調(diào)HSP70，從而導(dǎo)致包括Aβ在內(nèi)的各種錯誤折疊的蛋白質(zhì)的積累[5]；小膠質(zhì)細(xì)胞是吞噬Aβ的主力軍，但是，具有負(fù)調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬作用的CD22蛋白的表達(dá)會隨著衰老而上調(diào)，從而降低對Aβ的清除效率[6]。

前列腺素e2(PGE2)起到了炎癥蛋白的關(guān)鍵作用，炎癥會增加Aβ的沉積。PGE2會抑制線粒體呼吸，降低巨噬細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬活性。AD等神經(jīng)退行性疾病的患者PGE2表達(dá)水平顯著上調(diào)。相比年輕的巨噬細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞，體外和體內(nèi)衰老的巨噬細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞的PGE2的表達(dá)顯著上調(diào)[7]。提示，衰老的小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬Aβ效率的下降的原因，是獨立的不受體內(nèi)環(huán)境的影響，讓衰老的小膠質(zhì)細(xì)胞恢復(fù)青春才是治療AD的有效方法。

Philip W Shaul等發(fā)現(xiàn)，血管內(nèi)皮細(xì)胞在衰老過程中，運輸膽固醇的受體(SR-B1)和胞內(nèi)轉(zhuǎn)運蛋白(DOCK4)的基因的表達(dá)活性會主動上調(diào)，SR-B1的上調(diào)會導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞主動從血液中吸收更多的低密度脂蛋白(LDL)，然后再通過DOCK4將LDL從細(xì)胞的另一側(cè)排出并沉積在血管壁內(nèi)，并招募來巨噬細(xì)胞過量吞噬LDL，然后變成泡沫細(xì)胞和斑塊，這就是導(dǎo)致心腦血管疾病主要原因的AS的發(fā)生機制[8]。隨著斑塊越來越大，就會導(dǎo)致動脈逐漸變窄，若斑塊突然發(fā)生破裂脫落，就會迅速聚集血小板并凝固成血栓，阻斷血液流向大腦或心臟，導(dǎo)致突發(fā)腦卒中或心臟病。

那么，調(diào)控衰老的遺傳程序如何實現(xiàn)基因程序化表達(dá)的？筆者根據(jù)《細(xì)胞衰老的端粒DNA和核糖體DNA共調(diào)控假說》認(rèn)為，由于抑癌蛋白P53等因子會同時促進(jìn)某些基因表達(dá)和抑制另一些基因表達(dá)，而細(xì)胞衰老過程中，P53等因子的水平會因為端粒DNA或/和rDNA(核糖體DNA)這兩者拷貝數(shù)的縮減而逐漸上調(diào)，因此，基因表達(dá)譜也會因為P53等因子直接和間接的介導(dǎo)而實現(xiàn)程序化表達(dá)，使很多原先活躍表達(dá)的基因逐漸下調(diào)，同時上調(diào)一些原先很少表達(dá)的基因，這可能是衰老的遺傳程序運行的主要機制，以此驅(qū)動個體發(fā)育、成熟和衰老性變化。

總的來說，在衰老過程中，遺傳程序會主動逐漸下調(diào)對正常生理有益的基因和逐漸上調(diào)有害的基因表達(dá)，從而促進(jìn)動脈硬化和斑塊的增長。大腦也會同時增加了Aβ的產(chǎn)生和降低了Aβ的清除，從而導(dǎo)致多余的Aβ沉積在大腦組織中?；蛘哒f，在因果關(guān)系中，Aβ的沉積只是衰老產(chǎn)生的結(jié)果，而非導(dǎo)致AD的原因。那么，Aβ有什么害處呢？

2 Aβ害處

Aβ不只會沉積在大腦，心臟、肌肉、胰臟和腎臟等也會沉積Aβ。特別是Aβ沉積在血管壁上，會產(chǎn)生淀粉樣血管病，降低血管韌性，容易造成腦微出血，增加了患血管性癡呆(Vascular dementia VD)的風(fēng)險。還有，隨著年齡增長，衰老會導(dǎo)致腦毛細(xì)血管數(shù)量減少，再加上可溶性的寡聚體Aβ會造成腦毛細(xì)血管的收縮，這樣會降低腦血流量[9]，從而導(dǎo)致腦組織缺血缺氧。在缺氧條件下，鼠腦切片顯現(xiàn)出存在更多的Aβ斑塊沉積[10]。簡單地說，Aβ會導(dǎo)致缺氧，而缺氧又會增加Aβ，就這樣構(gòu)成了死循環(huán)。

Aβ通常以β淀粉樣蛋白42[Amyloid-β protein(1-42),Aβ42]和β淀粉樣蛋白40[Amyloid-β protein(1-40),Aβ40]2種形式存在。持續(xù)抑制抑癌蛋白P53會使成纖維細(xì)胞無限增殖[11]，說明P53是衰老的主控因子。而Aβ40能上調(diào)細(xì)胞的P53水平[12]，說明Aβ40具有讓細(xì)胞表現(xiàn)出衰老狀態(tài)。研究也發(fā)現(xiàn)，AD患者的皮質(zhì)神經(jīng)元中也大量表達(dá)P53。也就是說，細(xì)胞衰老會導(dǎo)致P53和Aβ的水平升高，而Aβ又能升高P53水平，在這種雙重作用下讓神經(jīng)元表現(xiàn)出衰老狀態(tài)。在個體各種組織中的衰老細(xì)胞，主要是靠免疫系統(tǒng)清除掉的，因此，衰老的神經(jīng)元也會產(chǎn)生“吃掉我”的信號，招來免疫細(xì)胞進(jìn)行選擇性清除，從而導(dǎo)致AD患者神經(jīng)元丟失[13]。

總的來說，Aβ是有害的，必須想辦法清除掉，但細(xì)胞會源源不斷地產(chǎn)生Aβ，用藥物或物理清除法只會疲于奔命，因此最好的辦法是恢復(fù)機體自身清除Aβ的機制。

3 免疫系統(tǒng)衰老與腫瘤發(fā)生率

通常認(rèn)為，腫瘤發(fā)生率隨著年齡增長而上升的主要原因是基因突變和累積。但是，如果把免疫系統(tǒng)放在一起考慮，可以認(rèn)為腫瘤發(fā)生率隨著年齡增長而上升的主要原因在于衰老的免疫系統(tǒng)，因為年輕的免疫系統(tǒng)能夠及時把處于萌芽狀態(tài)的腫瘤細(xì)胞清除掉[14]。兒童或年輕人為何也會患上腫瘤？是因為免疫系統(tǒng)的各種先天缺陷，例如，高達(dá)40%～70%的腫瘤病人NK細(xì)胞的基因有先天缺陷[15]。

4 骨髓干細(xì)胞衰老導(dǎo)致衰老性疾病

骨髓中的幾種干細(xì)胞統(tǒng)稱為“骨髓干細(xì)胞”。骨髓干細(xì)胞主要包括造HSCs、BMSCs和血液血管干細(xì)胞(hemangioblast)。骨髓中還有能夠分化為血管內(nèi)皮細(xì)胞的內(nèi)皮祖細(xì)胞。而內(nèi)皮祖細(xì)胞是由HSCs分化的。血液血管干細(xì)胞其實就是一種能夠分化為HSCs和內(nèi)皮祖細(xì)胞的更原始的HSCs。在生理狀態(tài)下，骨髓干細(xì)胞能借助血液漂流到個體的所有組織，非常適宜補充與更換個體中廣泛分布且具有相同結(jié)構(gòu)的組織，如免疫系統(tǒng)、血管和淋巴管、皮膚、骨骼等，這為這些組織的衰老性疾病的起因和治療提供了理論依據(jù)。

小膠質(zhì)細(xì)胞是一種巨噬細(xì)胞，由骨髓中的 HSCs先分化為單核細(xì)胞，然后單核細(xì)胞再分化為小膠質(zhì)細(xì)胞。已發(fā)現(xiàn)，骨髓干細(xì)胞能夠分化為構(gòu)成神經(jīng)元周圍的小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞[16]、血管中的平滑肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞、血腦屏障中的周細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞、腦膜淋巴管中的內(nèi)皮細(xì)胞，以及免疫系統(tǒng)中的各種免疫細(xì)胞。由于功能細(xì)胞都會因為細(xì)胞衰老、病毒感染和基因突變等問題不斷損耗掉，因此需要經(jīng)常補充。但是，隨著年齡的增長，骨髓干細(xì)胞也會逐漸衰老，而由衰老的骨髓干細(xì)胞分化的用于補充的各種功能細(xì)胞也是衰老的功能細(xì)胞，從而導(dǎo)致血管、血腦屏障、淋巴管、小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞及免疫系統(tǒng)的衰老性變化。

綜上所述，筆者認(rèn)為導(dǎo)致AS、AD、腫瘤、骨質(zhì)疏松和皮膚皺紋等衰老性疾病的主要原因是骨髓干細(xì)胞的衰老，向骨髓中同時移植幾種年輕的自體骨髓干細(xì)胞，或讓自體骨髓干細(xì)胞原位恢復(fù)青春，就能夠有效治療甚至根治AS、AD和腫瘤等衰老性疾病。

但是，目前還沒有已發(fā)表的研究能佐證骨髓干細(xì)胞衰老是導(dǎo)致腫瘤、AS和AD等衰老性疾病的主要原因，主要問題是目前的干細(xì)胞移植技術(shù)，即使用年輕的骨髓移植入宿主，不但沒能讓宿主骨髓恢復(fù)年輕狀態(tài)，反而讓 HSCs更加衰老。因為 HSCs移植入骨髓后端粒長度會迅速縮短大約1kb[17]，由于端?？s短是導(dǎo)致細(xì)胞衰老的主要原因之一，按照國外資料的白細(xì)胞每年端粒平均縮短33bp計算，端粒縮短1kb相當(dāng)于衰老了約30年，實驗也發(fā)現(xiàn)血液癌患者接受自體或同種異體HSCs移植后，T細(xì)胞提前老化了30年[18]，與計算相吻合。

由于HSCs移植端粒長度會迅速縮短，因此，骨髓移植不但不能減輕AD癥狀，而且適得其反。例如，兒童進(jìn)行HSCs移植后,其智力及動手能力均顯著低于平均水平，成年人HSCs移植后往往也表現(xiàn)為詞匯記憶、語言流利度、運動靈巧性降低，而且這種認(rèn)知障礙并不能隨著患者進(jìn)入無疾病進(jìn)展期而逐步恢復(fù)[19]。

還有一個重要問題是BMSCs對 HSCs有支持等作用，只有年輕的BMSCs和年輕的HSCs同時移植入骨髓中，才能保持骨髓組織的年輕態(tài)和健康的造血功能等，但是，BMSCs很難植入骨髓中，韓國學(xué)者在2002年美國血液學(xué)年會上報告12例大劑量移植BMSCs，無1例植入受體骨髓[20]。此外，來自其他組織的間充質(zhì)干細(xì)胞不能代替BMSCs，因為雖然都叫間充質(zhì)干細(xì)胞，但還是有一些區(qū)別的。

傳統(tǒng)的HSCs移植方法需要先用致死量的放射線來摧毀骨髓中所有舊造的HSCs，稱“清髓”。然后植入外來HSCs，外來的干細(xì)胞為了迅速填充無干細(xì)胞的骨髓，新植入的干細(xì)胞會應(yīng)激分裂，這可能是導(dǎo)致端粒迅速縮短的原因。如何讓BMSCs和HSCs在無須清髓下能同時植入骨髓？中國專利申請?zhí)枺?01110255232.8等文獻(xiàn)提出[21]，可以利用干細(xì)胞動員劑，如粒細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF)等來降低干細(xì)胞與骨髓組織的親和力，讓骨髓中的BMSCs和HSCs在骨髓與血液中往復(fù)循環(huán)，同時向血液中注射BMSCs和HSCs，外來的BMSCs和HSCs就可以魚龍混雜地植入骨髓中。

5 結(jié)語

同種異體的干細(xì)胞移植是無法在宿主中長期存活的，通常不到1個月就會消失殆盡，甚至發(fā)現(xiàn)，由基因同源的誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞(iPS細(xì)胞)分化的成體干細(xì)胞，也無法在宿主中存活。因此，只能采用自體干細(xì)胞移植，但是自體干細(xì)胞和自體一樣衰老，因此，如何讓衰老的骨髓干細(xì)胞恢青春，是治療上述衰老性疾病的關(guān)鍵。雖然端?？s短是導(dǎo)致細(xì)胞衰老的主要原因，但外表達(dá)端粒酶的HSCs也不能完全恢復(fù)青春，說明端?？s短并非是導(dǎo)致細(xì)胞衰老的唯一原因，除了端粒，應(yīng)該還有另一種東西驅(qū)動著細(xì)胞的衰老進(jìn)程，根據(jù)“細(xì)胞衰老的端粒DNA和核糖體DNA共調(diào)控假說”認(rèn)為是rDNA。此外，神經(jīng)元雖然衰老很慢，但終究會衰老到功能喪失，因此，讓衰老的神經(jīng)干細(xì)胞恢復(fù)青春也是治療神經(jīng)退行性疾病的關(guān)鍵。