我国科学家通过两年研究,在长寿老人及其后代的遗传研究方面取得重要进展——他们的线粒体DNA拷贝数水平显著高于普通老年人群。科学家分析:线粒体功能的维持可能是他们保持健康、获得长寿的关键秘密。该项研究成果已于近日发表在衰老领域重要国际期刊《衰老神经生物学》上。
据论文第一作者、中科院昆明动物研究所副研究员何永捍介绍,长寿老人特别是百岁老人往往能逃脱或延缓常见衰老相关疾病的困扰,且其后代发生老年疾病的概率也显著低于一般人群。究竟是什么原因使他们能长寿呢?
中科院昆明动物研究所孔庆鹏研究员领衔的人类进化与疾病基因课题组与海南医学院蔡望伟教授实验室的前期合作研究发现:长寿老人的能量代谢状况要显著优于普通老年人群。“因此,健康长寿老人及其后代往往被学界视作健康衰老的理想模型。基于该模型,我们想深入解析其健康长寿的遗传机理,为老年疾病的防治和干预提供全新的视角和机遇。”
何永捍解释说,能量代谢异常与器官衰老和疾病密切相关,而线粒体是产生能量及能量代谢的核心细胞器,被称为“人体细胞的能量工厂”。线粒体功能的减退、线粒体DNA的突变或损伤被认为是衰老及相关疾病发生的重要基础。“我们通过研究发现,健康长寿人群其线粒体DNA拷贝数水平要显著高于普通老年人群。这提示我们,线粒体功能的维持可能是其保持健康、获得长寿的关键所在。”
科学家们通过前期实验进行了大胆猜想——鉴于线粒体DNA遵循母系遗传模式,且女性长寿老人的比例显著高于男性,因此,长寿老人后代很可能继承了亲代的线粒体DNA拷贝数模式,使其能获得长寿的生存优势。为了验证这一猜想,研究人员采集了海南省澄迈县60多个长寿家庭(206个家庭成员)的血液样本,每个家庭包括长寿老人、老人子女、老人子女配偶,通过纵向和横向对指标进行了对比分析。
通过分析其血液白细胞线粒体DNA后,研究者发现:长寿老人子代的线粒体DNA拷贝数水平不仅要显著高于同龄对照人群,而且与长寿老人的线粒体DNA拷贝数高度相关。
何永捍说,当得到“长寿相关的线粒体DNA拷贝数模式可能遗传”这一有趣的实验结果时,他们很兴奋,第一时间写成论文投稿。结果审稿人提出,人群研究的结果受诸多因素影响,可能存在偶然性,需要在独立人群中进行验证。本着科学研究的严谨性和可重复性,他们又去海南省的另一个长寿地区——万宁市进行了采样。
“在万宁的长寿家庭人群153个样本中,同样的结果也得到验证。这一结果进一步表明线粒体DNA拷贝数水平的维持可能是长寿老人及其后代能够健康长寿的关键因子。”何永捍说。
科学家通过获取这些长寿家庭人群的转录组测序信息后发现,SSBP4基因可能参与了线粒体DNA的复制,且在长寿老人及其后代中高表达,所以初步确定SSBP4基因是调控长寿家庭线粒体DNA拷贝数的关键因素。
在两次深入长寿地区的采样中,研究小组还发现一些百岁老人长寿的秘密。“长寿是多种因素共同作用的结果,而遗传因素只占30%左右。”何永捍说,长寿老人的心态都很乐观开朗、饮食清淡不油腻,喜欢饮茶,平时很注重保持适当运动。这些与社会上所提倡的健康生活方式非常吻合,是其获得长寿的重要影响因素。
此外,何永捍还提到,在学界对线虫、果蝇、小鼠等生物的研究中发现,“能量限制”能显著延长寿命。“通俗的解释就是,在保证人体营养的前提下,饮食吃八分饱将有利于促进长寿,改善健康。”
与家人亲活得久
加拿大一项研究显示,对寿命影响更大的因素是家人,不是朋友圈。多伦多大学教授詹姆斯·伊文纽克领导的研究小组让一群57岁至85岁的人列举最多5名关系密切者,发现与家庭成员关系“极为亲密”的人未来5年的死亡风险约为6%,而与家庭成员关系“不太亲密”的人这一风险为14%。另外,“关系密切”者中家庭成员多的比家庭成员少的死亡风险低。伊文纽克对英国《每日邮报》说,人们可能以为能让你根据自己需要自由选择的朋友对寿命的影响更大,“但数据并不支持这种想法。是那些在某种程度上你不得不选择的人,而他们也不得不选择你的人,给长寿带来的益处最大”。
多读书活得长
美国科学家的一项研究显示,读书多的人还活得长。耶鲁大学一项历时12年的研究发现,爱阅读的人比压根不读书的人平均多活近两年。如果每周读书3.5个小时,死亡风险则下降23%。读报纸、杂志和期刊也能延长寿命,但效果不显著。耶鲁大学征集了3635名50岁以上的志愿者,将其分作从不读书、每周读书3.5个小时及读书时间更多三个类别。历经12年,研究人员发现,爱阅读的人比从不读书者的寿命长23个月。他们还发现,活跃的“书虫”往往是有高等学历和高收入的女性。不过,这项研究没有解释为什么。英国《每日邮报》4日引用研究领头人、耶鲁大学教授贝卡·莱维的话说:“即使计入财富、教育水平和认知能力等其他因素,读书人仍然有显著的生存优势。”
线粒体，是我们身体的重要“能量工厂”。
人体的每个细胞中，几乎都包括几百到几千个线粒体。它们负责将食物分子中的能量转化为为大多数细胞功能提供动力的ATP能量。
线粒体，可以产生人体运作所需能量的90%。
它是人体的小型“发电站”，细胞生存所需的大部分能量都是在线粒体中产生的，它们是生命的来源。
在人体抗衰过程中，线粒体也有很重：逆龄的秘诀，优化能量发电站线粒体......）
然而，有这样一种线粒体有关的疾病，会严重影响人体健康。
线粒体疾病（Mitochondrial Diseases），是一种长期的、遗传性的疾病，由线粒体功能障碍引起。
当线粒体不能产生足够的能量使身体正常运作时，就会发生这种疾病。
研究显示，每5000人中，就有一人患有遗传性线粒体疾病。
那么，什么是线粒体疾病呢？
线粒体疾病Mitochondrial Diseases
→什么是线粒体疾病
线粒体疾病（Mitochondrial Diseases），是由线粒体功能障碍引起的一组疾病。
当细胞中线粒体的数量或功能遭到破坏时，会导致活性氧(ROS)的过度产生，这与许多慢性疾病的病因有关，包括心血管疾病、糖尿病、神经退行性疾病和癌症。
健康的线粒体，ROS产生更少，可以通过诱导线粒体能力上调和内源性抗氧化防御来预防慢性疾病。
线粒体障碍，还会引起产生的ATP能量就会减少，从而导致人体器官功能障碍。
另外，线粒体疾病也可能由线粒体DNA(mtDNA)或编码线粒体成分的核基因突变（获得性或遗传性）引起；或是由于药物、感染或其他环境原因引起后天线粒体功能障碍。
线粒体疾病，几乎可以影响身体的任何部位，包括比如大脑、神经、肌肉、肾脏、心脏、肝脏、眼睛、耳朵等；
这种疾病会引发大量的人体健康问题，包括比如疲劳、虚弱、代谢性中风、癫痫发作、心肌病、心律失常、发育、帕金森、痴呆等认知障碍、糖尿病、听力、视力、生长、肝脏、胃肠道或肾脏功能受损等等。
从线粒体看衰老与癌症
线粒体基因衰老
衰老（aging）（MIM502000）是机体在退化时期生理功能下降和紊乱的综合表现，是不可逆的生命过程，受各种内外因素影响。线粒体病的迟发和渐进过程提示线粒体功能随着年龄的增加而退化。在正常生理状态下，机体自身的防御系统可及时清除能量代谢过程中产生的氧自由基。
在个体衰老的进程中，抗氧化防御系统作用减弱，线粒体内自由基不能有效地清除而积累，从而导致线粒体的氧化性损伤，包括生物膜损伤、mtDNA损伤等。大量的研究证实，衰老与线粒体氧化磷酸化酶活性降低以及分裂终末的组织中突变mtDNA积累密切相关。与增龄有关的突变类型主要是缺失，并且与氧化损伤有关。体细胞中mtDNA突变随年龄而增加，与衰老的程度呈正相关性。mtDNA突变的累积可诱发多种老年性疾病。
线粒体调控肿瘤的产生
几十年前，OttoWarburg观察到了癌症在有氧条件下会进行葡萄糖酵解。一段时间内，科研人员猜测线粒体功能缺陷可是癌症发生的根本原因。
但是，现在最新研究都证实在肿瘤细胞中线粒体并无缺陷。癌细胞在一些与癌症相关的基因突变和蛋白表达推动了代谢上的变化。科研人员认为癌细胞通过有氧糖酵解可以获得更多的生物大分子合成原料。这些生物分子为癌细胞快速分裂增殖提供物质基础（蛋白质、脂质、核酸和碳水化合物）。这些与癌症相关的基因突变表达的蛋白还调控着线粒体的功能，控制了细胞的能量产生、氧化还原平衡，进而影响机体的先天免疫系统以及细胞凋亡等。
事实上，在癌症细胞中，线粒体的生物合成和质量控制都普遍上调了。一些癌细胞中存在线粒体中三羧酸循环中相关酶的基因突变，从而促进了与癌症相关的代谢改变。
研究还发现线粒体内DNA的突变却对线粒体致病（包括癌症发生）有一个阴性选择的作用。那么，通过靶向线粒体DNA，可能为抑制癌症的发生提供一些帮助。在一些数据中显示部分存在线粒体内基因突变的罕见癌症都为良性肿瘤。
所以，线粒体对肿瘤进展为恶性起着重要的调控作用。这也将是未来我们通过靶向线粒体从而达到控制癌症的机会。
那么线粒体出问题怎么发现呢？
有多种方法可以检查是否患有线粒体疾病：包括基因诊断测试、受影响组织（例如肌肉或肝脏）的基因或生化测试，以及其他基于血液或尿液的生化标记等等。
线粒体疾病，一般无法治愈，但可以通过使用治疗手段帮助减轻、缓解症状。
线粒体疾病的缓解治疗手段，一般包括：
→补充维生素、摄入补充剂
包括比如辅酶Q10、B族复合维生素、尤其是硫胺素（B1）和核黄素（B2）、硫辛酸、 左旋肉碱（Carnitor）、肌酸、和 L-精氨酸等等。
→耐力练习、阻力训练
是为了增加肌肉大小和肌肉力量。（其中，耐力运动包括比如：步行、跑步、游泳、跳舞、骑自行车等等；阻力/力量训练包括比如：仰卧起坐、引体向上、举重等运动。）
→避免压力源
比如长期睡眠不足，压力过重，烟酒等等。
另外，影响线粒体功能的因素一般有很多，比如过多的氧化应激、烟酒等等。
2021年8月3日，Cell子刊上发表了一篇研究论文发现，过多的碳水化合物，会影响线粒体功能的完整性，损伤线粒体，影响人体代谢。
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