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生物分子自然交聯學說

標籤:生長衰老

生物分子自然交聯學說是一個闡述生物生長、發育、衰老及其分子機理和相互關係的學說。由我國科技工作者張先凡先生提出,其闡述這一學說的主要論文「試論生物表型變化與分子交聯」發表於《生物科學進展》1997年 第一卷 第一期 ,此後曾參加1998年第十八屆國際遺傳學大會,在學術界曾產生過一定的影響。

1內容

衰老的「生物分子自然交聯學說」認為:生物衰老的根本原因是各種生物大分子中化學活潑基團相互作用而導致的進行性分子交聯。該學說在論證生物體衰老的分子機制時指出:生物體是一個不穩定的化學體系,屬於耗散結構。體系中各種生物分子具有大量的活潑基團,它們必然相互作用發生化學反應使生物分子緩慢交聯以趨向化學活性的穩定。而隨著時間的推移,交聯程度不斷增加,生物分子的活潑基團不斷消耗減少,原有的分子結構逐漸改變,這些變化的積累會使生物組織逐漸出現衰老現象。基因DNA的這些變化一方面可能會表達出不同活性甚至作用徹底改變的基因產物,另一方面還會影響RNA聚合酶的識別結合,從而影響轉錄活性,表現出基因的轉錄活性有次序地逐漸喪失,促使細胞、組織發生進行性和規律性的表型變化乃至衰老死亡。 生物分子自然交聯說論證生物衰老的分子機制的基本論點可歸納如下:其一,各種生物分子不是一成不變的,而是隨著時間推移按一定自然模式發生進行性自然交聯。其二,進行性自然交聯使生物分子緩慢聯結,分子間鍵能不斷增加,逐漸高分子化,溶解度和膨潤能力逐漸降低和喪失,其表型特徵是細胞和組織出現老態。其三,進行性自然交聯導致基因的有序失活,使細胞按特定模式生長分化,使生物體表現出程序化和模式化生長、發育、衰老以至死亡的動態變化歷程。

2意義

支持該學說的證據主要來自一些生命現象,同時,運用這一學說可以解釋現有的許多生命科學疑難問題。研究者舉例說:膠原的衰老是因為膠原分子隨時間的推移發生進行性交聯鍵合,於是膠原長度縮短,變得堅韌,失去膨潤能力,結構晶體化,活力減退。又如各種動植物組織從年幼到年老的進程中,其堅韌程度逐漸增加;細胞核染色質由疏鬆、均勻、細緻逐漸變得粗糙、緻密和凝縮,在細胞生命的後期,細胞核的許多區域完全異染色質化,體積明顯縮小;再如人類毛髮的變化,隨著年齡增長,人的頭髮會逐漸地由黑變白而難以回復,黑髮和白髮的不同點主要是白髮不含黑色素,這表明有關細胞合成毛髮黑色素的基因隨著年齡增長喪失了活性。研究者根據這一機理在論證腫瘤起源時說:腫瘤的起源是抑制細胞增殖比促進細胞增殖基因先失活,促進增殖的基因失去應有拮抗,使相應細胞過度生長和增殖的結果。同時還指出:抗癌基因的缺失或喪失原有功能的基因突變具有相同的生物學效應,這是致癌因素多元化的內在原因。
另外,一些抗衰老研究實驗也說明延緩生物分子的自然交聯能有效地延緩衰老進程,例如:金屬離子,特別是重金屬離子具有交聯作用,它能促進生物分子的交聯並加速這一進程,將金屬離子螯合或絡合起來,繼而將它們排出體外,便可以有效延緩衰老:老年學者,蘭辛和辛柯克在20世紀40年代和80年代曾分別用檸檬酸鹽這種絡合劑來排除動物體內有害或過剩的金屬離子,成功地使受試輪蟲壽命延長了50 %和51.7 %。另據試驗,乳酸是生物機體內的天然整合劑,可以除去神經系統中有害金屬離子。乳酸是生物機體疲勞時的產物。體育運動和勞動有助於健康和長壽,乳酸的作用被認為是重要原因之一。乳酸這種廉價的有機物是很有發展前途的杭衰老藥劑。

3理論缺陷和希望

但是,自然交聯學說沒有提出分子交聯導致衰老的直接依據,也未能提供用分子交聯方法建立的從生長、發育到衰老死亡的實驗模型。不過,衰老的其他學說同樣也不能提供實驗模型和直接依據;相比之下,生物分子自然交聯學說顯得相對科學和完善:新近出版的《中國醫藥科學》雜誌(總第20期)發表的衰老理論與學說一文中,對衰老領域的各種理論學說進行了全面系統的評價,認為生物分子自然交聯學說是衰老理論的優勢學說,並且用生物分子自然交聯學說解釋了多種生命現象和其他衰老學說十餘種,它可以將各種衰老學說聯結成一個整體。
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