現代醫學與傳統中醫學的衰老統一理論

高錦明教授 香港科技大學中藥研究中心副總監
楊朗庭博士 香港科技大學生命科學部訪問學者

人口老齡化的加遽是現代社會迫在眉睫的問題。 人口中老年人比例的增加不僅將導致處理衰老相關的退化性疾病所需的醫療保健服務比例大大增加,而且老年人撫養比(即65歲或以上的老年人數量相對每1,000個就業人員)也將增加,這將使勞動力緊張,並給政府帶來沉重的財務負擔。 因此,在生物醫學研究和社會健康領域上,找出衰老的主要原因,並努力開發有效的方法來延緩不可避免的衰老過程,已成為科硏人員的首要任務。

從統一現代醫學和傳統中醫學關於衰老的概念,我們可能會揭示可靠的衰老原因,繼而找出一些減緩衰老過程的潛在干預措施。到目前為止,現代醫學中的 “線粒體衰老的理論”比其他衰老理論(例如內分泌,免疫學,端粒或其他理論)更可行。線粒體產生的活性氧被認為是衰老的主要原因,因為這似乎與多種靈長類物種的壽命差異相關。因此,科學家已經提出了幾種降低線粒體活性氧產生速率或維持線粒體功能的方法,包括飲食限制和誘使線粒體自噬或線粒體應激反應,來達到延緩衰老的目標。另一方面,中醫理論強調陰,陽,氣,血等器官功能平衡在延緩衰老過程中的重要性。中醫藥與現代醫學相結合有望開發出一種更有效,更可行的預防年齡相關疾病和延緩衰老的方法。

根據近半個世紀以來現代醫學界辯論的結果,人們普遍認為衰老的主要原因是線粒體活性氧產生的速率。 在衰老過程中,眾所周知,活性氧的生成不可避免地由生物能量(ATP)生成過程中的線粒體電子傳輸鏈的活性引起,從而將氧化壓力施加於線粒體和其他細胞器上,導致膜脂質和其他大分子的氧化( 例如DNA),引起細胞功能和結構完整性的破壞,最終導致細胞死亡。 這種衰老假說與以下觀點一致:跨物種的線粒體活性氧產生的速率與壽命之間存在負相關關係,即長壽哺乳動物和鳥類通常具有較低的線粒體活性氧產生值,反之亦然。

線粒體內的氧化壓力會對核DNA產生有害影響,從而導致衰老。線粒體DNA(mtDNA)也可能受到損傷,可表現為嚴重的DNA雙鏈斷裂,這可能會導致某些組織中mtDNA編碼的電子轉運鏈功能受損。然而,更直接驅動衰老過程的是由活性氧誘導的雙鏈斷裂產生的mtDNA片段,該片段可將自身插入核DNA中。動物實驗研究結果表明,隨著年齡的增長,mtDNA片段會在核DNA中積累。當這些mtDNA片段從線粒體遷移到核DNA時,它們會積聚在染色體的著絲粒區域,可能會對細胞的有絲分裂成分產生明顯的干擾。因此,核基因組易受非整倍性的影響,非整倍性的定義是細胞中染色體的異常數目和遺傳不穩定。因此,將mtDNA插入核DNA可以導致細胞的有絲分裂下降和非整倍性驅動的衰老。

現代醫學延緩衰老過程的方法

基於上述衰老的“線粒體理論”,科學家提出了幾種延緩衰老過程,延長人類壽命和健康期的方法。實驗研究表明,熱量攝入限制(甚至蛋白質攝入)與線粒體活性氧產生速率降低之間存在相關性。使用老鼠進行的研究表明,蛋白質限制可延長壽命,佔熱量限制壽命延長效果的50%左右。更具體地說,發現飲食中的L-蛋氨酸被L-谷氨酸替代,達到了80%的蛋氨酸限制,從而降低了小鼠線粒體活性氧產生的發生率。儘管尚不清楚該實驗觀察的生化機理,但限制熱量或蛋白質似乎能降低線粒體活性氧產生的速率,並因此降低線粒體和細胞總體氧化壓力的有效方法。

鑑於線粒體在衰老過程中起著至關重要的作用,保持線粒體功能完整性的干預措施應能有效地延緩衰老過程。 自噬是一個涉及細胞降解系統的過程,該系統將某些靶向物質傳遞到溶酶體進行降解。據發現,自噬是動物壽命的重要決定因素,長壽的動物通常表現出自噬水平升高,這證明了自噬活動對壽命的正面影響。 線粒體通過自噬活動來選擇性降解線粒體,負責消除功能異常的線粒體,並維護細胞整體的線粒體功能。 鑑於自噬和線粒體自噬在維持細胞和線粒體功能方面的有益作用,激活自噬和/或線粒體自噬活性的治療性干預措施可能為延緩衰老提供了一種有希望的方法。

維持線粒體功能的另一種方法是激活線粒體應激反應。 線粒體應激反應是對活性氧和其他線粒體代謝物引起的線粒體的抗氧化應激反應。 已經發現透過激活線粒體應激反應可以增加各種動物模型的壽命和健康期,後者與改善的代謝狀態和免疫功能有關。 當細胞暴露於亞致死水平的線粒體氧化壓力時,涉及核基因表達的逆行信號通路被激活。 改變的基因表達引起了適應性反應,包括線粒體的抗氧化保護能力,這可能導致壽命的延長。 因此,線粒體應激反應的激活對維持線粒體以及細胞結構和功能完整性至關重要。

與衰老過程相關的一種現象是組織中衰老細胞數量的增加。 DNA損傷,端粒縮短或暴露於活性氧是細胞衰老的可能原因,這可能會通過分泌高水平的炎症細胞因子或免疫調節介質來威脅鄰近正常細胞的功能完整性。 減緩衰老的一種最新方法涉及使用能在衰老細胞中特異性誘導凋亡的衰老細胞滅絶劑(否則它們對凋亡具有抵抗性)。 實驗結果已經發現天然化合物如達沙替尼 (dasatinib),槲皮素 (quercetin) 和非瑟定 (fisetin) 能有效滅絶衰老細胞,可以減少小鼠和人類中衰老細胞的數量,從而保護正常細胞免受衰老細胞施加的炎症壓力。 使用衰老細胞滅絶劑來處理衰老細胞可以提供一種另類的方法來延緩衰老過程。

除了前面提到的延緩衰老的方法外,目前關於飲食中抗氧化劑攝入的方法是否能有效延長壽命並減緩衰老的爭論還在不斷進行。從理論上講,服用外源抗氧化劑可以中和過量的從線粒體產生的活性氧,從而降低線粒體活性氧產生的速率,並延緩衰老過程。然而,研究表明,在抵抗氧化壓力方面,外源性物質誘導的內源性抗氧化劑反應比飲食中的抗氧化劑更有效。一項針對大鼠大腦的研究表明,就預防體外氧化損傷而言,內源性抗氧化劑膽紅素和膽綠素比α-生育酚(一種流行的抗氧化補充劑)具有更高的抗氧化活性。另一項使用成年雄性家蠅的研究表明,外源抗氧化劑的使用可導致內源性抗氧化防禦系統的代償性抑制。因此,在延緩衰老方面,誘導內源性抗氧化劑反應的方法(例如線粒體應激反應)可能比外源性抗氧化劑攝入更有效。

傳統中醫藥延緩衰老過程的方法

根據中醫理論,正氣的完全斷絕是導致死亡的原因,加速老化是由先天之氣(又稱為元氣)的高使用率引起的,元氣與宗氣有機結合形成了正氣。 作為先天性的本質,元氣不能得到補充或添加,但是可以通過在一定程度上從空氣和食物攝入中產生足夠的宗氣來減少消耗。 最重要的是,正氣的持續產生需要之元氣和宗氣的存在。

從中醫的角度來看,延長壽命和/或健康期的一種方法是確保器官功能的平衡,以維護宗氣的產生。 產生足夠的宗氣後,元氣可以節省地長時間使用,而不是以較高高的消耗率使用。宗氣的形成是通過結合“肺”中的空氣和由“脾” 從食物和水轉化而來的穀氣來實現的。藏(即器官)功能之間的平衡可以對宗氣的形成產生有益的影響,而宗氣是由體內相互關聯的藏腑(特別是“肺”和“脾”)產生的。

延長壽命和保持健康的另一種方法是使用補益中藥,以糾正由先天和/或後天因素引起的體內陰,陽,氣,血不足。 根據中醫理論,陰陽失衡是疾病的根本原因,而正氣是由陰(宗氣)和陽(元氣)之間的相互作用形成的。 從氣生成血對於滋養內部器官至關重要,以維持其在體內的生理功能。 因此,糾正陰,陽,氣和血中的不足對於維持健康的身體狀況至關重要。 為了實現這一目標,可以使用不同功能組別的補益中草藥,包括補陽,補氣,養陰和補血草藥。

保持正念的生活方式對於延長健康期也很重要。 根據中醫的整體理論,身體作為一個整體與心靈聯繫在一起,這意味著藏腑功能失衡會影響心靈,反之亦然。 過於敏感的反應或情緒波動會加速元氣消耗,進而增快衰老的速度。 因此,保持身體健康的一個關鍵因素是確保身心功能的最佳平衡。 通常可以通過冥想,定期運動和優質的休息時間來達到目的,以營造一種平靜與和諧的感覺。

延緩衰老的統一整體方法

從現代醫學和傳統中醫學的角度考慮衰老過程後,能量的產生和利用被顯示為衰老的主要原因。現代醫學強調引致線粒體功能障礙是由線粒體活性氧產生在衰老中的速率決定,而中醫則認為衰老和死亡是由於正氣不斷減少至完全斷絕。通過整合這兩個概念理論,氣在細胞水平上的生化單位是ATP,其生成依賴於線粒體的最佳功能。為了延緩衰老過程,上述通過自噬和/或線粒體自噬而保護線粒體功能的方法與使用補陽補氣的中草藥是一致的。補陽和補氣的草藥不僅可以增加線粒體內膜的流動性和穀胱甘肽抗氧化劑反應,最終可以增加線粒體ATP的生成能力,而且還能夠維持持續較低的線粒體活性氧產生水平,從而在細胞內觸發線粒應激反應。因此,天然有效成分,例如來自補益中藥的活性成分或其合成類似物,可用於誘導線粒體吞噬和線粒體應激反應,從而保持線粒體功能完整性。此外,這些草藥還能夠在陰,陽,氣和血方面保持身體機能的內部平衡。因此,現代醫學與傳統醫學之間統一的衰老理論可能最終以一種有效的方法來延緩衰老過程(圖1)。

總而言之,現代醫學和傳統中醫學都將能量的產生和利用視為衰老的主要原因。 來自中草藥的天然或合成活性成分可用於維護線粒體的結構和功能完整性,並延緩衰老過程。

 

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圖一   結合現代醫學和傳統中醫學的整體𨒂緩衰老的方法