新聞背景：近日,，美國(guó)洛克菲勒大學(xué)教授Titia de Lange因在端粒研究領(lǐng)域取得的杰出成就與其他科學(xué)家共同獲得“生命科學(xué)突破獎(jiǎng)”,。
端粒既決定著染色體的穩(wěn)定性和完整性，也關(guān)系到細(xì)胞的命運(yùn)（癌變,、衰老、長(zhǎng)壽）,。那么，端粒長(zhǎng)度隨年齡增長(zhǎng)而縮短的現(xiàn)象,，究竟是衰老的原因，還是衰老的結(jié)果,？為何癌細(xì)胞中端粒酶活性普遍升高,？人類(lèi)能否破譯衰老與長(zhǎng)壽的秘訣,？
科學(xué)“算命”：丈量端粒長(zhǎng)度
端粒位于每條染色單體的兩端,，類(lèi)似“鞋帶”尾部“膠圈”,，可防止染色體末端降解或融合。端粒跟染色體一樣也是由DNA與蛋白質(zhì)組成的核蛋白復(fù)合物，但端粒DNA中不含任何遺傳密碼,，而是一段長(zhǎng)度為10~15千堿基對(duì)的TTAGGG重復(fù)序列,。
嬰兒端粒長(zhǎng),，而老人端粒短,，因?yàn)闅q月的流失能讓端粒逐漸“磨損”,。細(xì)胞每分裂一次,，端粒就會(huì)縮短30~200個(gè)堿基對(duì)。當(dāng)端粒消磨貽盡之日,，就是人“命歸黃泉”之時(shí),。
上述端粒長(zhǎng)度僅就體細(xì)胞（如白細(xì)胞）而言,，性細(xì)胞的端粒長(zhǎng)度卻是越老越長(zhǎng),。
端粒悖論：長(zhǎng)壽或致癌
端粒酶活性高，端粒就長(zhǎng),；端粒酶活性低,，端粒就短,?？墒牵谌说捏w細(xì)胞中,，通常檢測(cè)不到端粒酶活性,，只有那些繁殖活躍的干細(xì)胞,、血液細(xì)胞和生殖細(xì)胞中才會(huì)有較高的端粒酶活性,，而癌細(xì)胞的端粒酶活性極高,?？梢?jiàn)長(zhǎng)壽與致癌之間存在著精確的平衡機(jī)制,。
細(xì)胞為了防止發(fā)生癌變,，只能以“犧牲”壽命為代價(jià),，也就是不能讓端粒酶活性太高及端粒太長(zhǎng),。這一現(xiàn)象似乎暗示，正常細(xì)胞中的端粒酶可能受負(fù)調(diào)控,。原來(lái),，細(xì)胞可利用腫瘤抑制蛋白（如p53,、pRb等）,，抑制端粒酶活性,。
假如腫瘤抑制蛋白功能正常,，那么端粒酶活性降低，端粒不斷縮短,，細(xì)胞正常衰老,。相反，若腫瘤抑制蛋白突變,，則端粒酶活性升高,，端粒迅速延長(zhǎng)，細(xì)胞發(fā)生癌變,。由此看來(lái),，在腫瘤抑制基因突變導(dǎo)致癌癥的過(guò)程中，端粒及端粒酶發(fā)揮了重要的媒介作用,。
端粒酶轉(zhuǎn)基因小鼠的啟示
在20世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)端粒酶之初,，人們意識(shí)到端粒酶能讓干細(xì)胞“永葆青春”，于是幻想通過(guò)激活端粒酶延緩衰老,。然而,，時(shí)過(guò)境遷，人們逐漸回到現(xiàn)實(shí),，讓端粒酶既防癌又長(zhǎng)壽,，如同“魚(yú)”和“熊掌”——不可兼得。
可是,，在無(wú)端粒酶的動(dòng)物模型中,，端粒酶卻能逆轉(zhuǎn)衰老和恢復(fù)青春。2010年,，美國(guó)哈佛大學(xué)的癌癥遺傳學(xué)家們培育了一種可以讓端粒酶基因表達(dá)“關(guān)閉”和“開(kāi)放”的轉(zhuǎn)基因小鼠,。
正如所預(yù)期的那樣，那些端粒酶基因被關(guān)閉的小鼠,，均無(wú)生育能力,，而且注定會(huì)因骨質(zhì)疏松、糖尿病和神經(jīng)退行性疾病而早夭,。經(jīng)過(guò)4-羥基他莫昔芬誘導(dǎo),，端粒酶基因開(kāi)始表達(dá)，居然能在一個(gè)月內(nèi)奇跡般“藥到病除”,。由此設(shè)想,，端粒酶可能是治療某些罕見(jiàn)端粒酶缺陷疾病的良藥,，它或許還能用來(lái)治愈一些常見(jiàn)的老年性疾病。
生死有“命”,，有跡可循
年齡與性別對(duì)端粒長(zhǎng)度有明顯影響,。在年齡為56±11歲的被調(diào)查者中，不論性別,，白細(xì)胞的端粒長(zhǎng)度與年齡成反比,，年齡越大，端粒越短,。
在143名60歲以上的健康老人中調(diào)查發(fā)現(xiàn),，白細(xì)胞的端粒過(guò)短能使生活質(zhì)量下降，患心臟病和傳染病的機(jī)會(huì)分別提高3倍和8倍,。
雌激素能誘導(dǎo)端粒酶表達(dá),，故女性的端粒比男性的長(zhǎng)，壽命也是女長(zhǎng)于男,，但過(guò)高的端粒酶活性卻讓女性有罹患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn),。
端粒長(zhǎng)度雖可遺傳，但并非終生不變,?？梢哉f(shuō)，端粒忠實(shí)地記錄著人生的種種“榮辱”：凡是健康或有良好生活習(xí)慣的人,，端粒會(huì)變長(zhǎng)，就像受到“獎(jiǎng)賞”,；凡是患病或有不良生活習(xí)慣的人,，端粒會(huì)變短，似乎受到“懲罰”,。
讓端?？s短的因素
吸煙：在一項(xiàng)隨機(jī)調(diào)查中發(fā)現(xiàn),，吸煙者白細(xì)胞的端粒要比不吸煙者短,。
肥胖：一項(xiàng)針對(duì)21~44歲成人的研究表明,，體重增加與端粒消耗加速有關(guān),，端粒長(zhǎng)度的相對(duì)變化與體重指數(shù)（BMI）的變化成反比,。
高血壓：在49個(gè)18~44歲的雙胞胎中，白細(xì)胞的端粒長(zhǎng)度與收縮壓升高成反比,，端粒長(zhǎng)的人血壓低。在另外327名男性中也發(fā)現(xiàn),，有高血壓的人,，其白細(xì)胞的端粒均較短,。
心臟病：通過(guò)對(duì)203例早期心臟病人與180位健康人比較，前者白細(xì)胞的端粒比健康者短得多,。冠狀動(dòng)脈心臟病患者內(nèi)皮細(xì)胞的端粒也較短。
動(dòng)脈粥樣硬化：進(jìn)展期動(dòng)脈粥樣硬化患者的端粒磨損加劇,。
?、蛐吞悄虿。阂葝u素抗性越強(qiáng),，端粒就越短。
阿爾茨海默氏癥：老年癡呆病可能是端?？s短及細(xì)胞早衰的結(jié)果,。
怎樣才能使端粒延長(zhǎng)
體育鍛煉：研究發(fā)現(xiàn),，白細(xì)胞的端粒長(zhǎng)度與業(yè)余時(shí)間堅(jiān)持體育鍛煉的次數(shù)呈正相關(guān),。鍛煉越多，端粒越長(zhǎng),。
生活規(guī)律及飲食習(xí)慣：對(duì)24名男性前列腺癌患者的調(diào)查發(fā)現(xiàn),，每天鍛煉30分鐘，每周堅(jiān)持6天,，輔以每天1小時(shí)冥想,，并食用含有魚(yú)油的低脂（10%）素食,，端粒長(zhǎng)度增加29%。
節(jié)食：也就是熱量限制（CR）,，最近在小鼠中研究證明，每周飼料所含熱量控制在59.2~74千卡時(shí),，小鼠端粒長(zhǎng)度保持不變或稍微延伸，壽命也相應(yīng)延長(zhǎng),，并且對(duì)端粒酶轉(zhuǎn)基因的長(zhǎng)壽效應(yīng)表現(xiàn)協(xié)同作用。
精氨酸：最近有人發(fā)現(xiàn)，小鼠攝入精氨酸引起的一氧化氮升高，可促進(jìn)肌肉組織線粒體增殖,，使抗氧化酶活性增強(qiáng),，活性氧水平下降,，DNA損傷減少,，抑癌基因表達(dá)下調(diào),。目前在核實(shí)精氨酸是否能延伸端粒長(zhǎng)度抑或提高端粒酶活性。此前已有報(bào)道稱(chēng),，精氨酸能使造血干細(xì)胞中的端粒長(zhǎng)度延伸,。
端粒的延長(zhǎng)或縮短顯然是衰老的結(jié)果，其根本原因在于活性氧造成的DNA損傷,，而端粒只是衰老現(xiàn)象的“風(fēng)向標(biāo)”,。“長(zhǎng)生不老藥”罕有,，“延年益壽方”可求,。只要堅(jiān)持體育鍛煉，摒棄不良生活習(xí)慣,，限制熱量攝取,，防止炎癥損傷，并輔以一氧化氮補(bǔ)充劑,，那么長(zhǎng)壽就并非只是美麗的夢(mèng)想,，而是可望且可即的現(xiàn)實(shí)。
?。ㄔ鴳c平 作者系廣州中醫(yī)藥大學(xué)教授）
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 (2013-03-20 第5版 生物周刊)
端粒既決定著染色體的穩(wěn)定性和完整性，也關(guān)系到細(xì)胞的命運(yùn)（癌變,、衰老、長(zhǎng)壽）,。那么，端粒長(zhǎng)度隨年齡增長(zhǎng)而縮短的現(xiàn)象,，究竟是衰老的原因，還是衰老的結(jié)果,？為何癌細(xì)胞中端粒酶活性普遍升高,？人類(lèi)能否破譯衰老與長(zhǎng)壽的秘訣,？
科學(xué)“算命”：丈量端粒長(zhǎng)度
端粒位于每條染色單體的兩端,，類(lèi)似“鞋帶”尾部“膠圈”,，可防止染色體末端降解或融合。端粒跟染色體一樣也是由DNA與蛋白質(zhì)組成的核蛋白復(fù)合物，但端粒DNA中不含任何遺傳密碼,，而是一段長(zhǎng)度為10~15千堿基對(duì)的TTAGGG重復(fù)序列,。
嬰兒端粒長(zhǎng),，而老人端粒短,，因?yàn)闅q月的流失能讓端粒逐漸“磨損”,。細(xì)胞每分裂一次,，端粒就會(huì)縮短30~200個(gè)堿基對(duì)。當(dāng)端粒消磨貽盡之日,，就是人“命歸黃泉”之時(shí),。
上述端粒長(zhǎng)度僅就體細(xì)胞（如白細(xì)胞）而言,，性細(xì)胞的端粒長(zhǎng)度卻是越老越長(zhǎng),。
端粒悖論：長(zhǎng)壽或致癌
端粒酶活性高，端粒就長(zhǎng),；端粒酶活性低,，端粒就短,?？墒牵谌说捏w細(xì)胞中,，通常檢測(cè)不到端粒酶活性,，只有那些繁殖活躍的干細(xì)胞,、血液細(xì)胞和生殖細(xì)胞中才會(huì)有較高的端粒酶活性,，而癌細(xì)胞的端粒酶活性極高,?？梢?jiàn)長(zhǎng)壽與致癌之間存在著精確的平衡機(jī)制,。
細(xì)胞為了防止發(fā)生癌變,，只能以“犧牲”壽命為代價(jià),，也就是不能讓端粒酶活性太高及端粒太長(zhǎng),。這一現(xiàn)象似乎暗示，正常細(xì)胞中的端粒酶可能受負(fù)調(diào)控,。原來(lái),，細(xì)胞可利用腫瘤抑制蛋白（如p53,、pRb等）,，抑制端粒酶活性,。
假如腫瘤抑制蛋白功能正常,，那么端粒酶活性降低，端粒不斷縮短,，細(xì)胞正常衰老,。相反，若腫瘤抑制蛋白突變,，則端粒酶活性升高,，端粒迅速延長(zhǎng)，細(xì)胞發(fā)生癌變,。由此看來(lái),，在腫瘤抑制基因突變導(dǎo)致癌癥的過(guò)程中，端粒及端粒酶發(fā)揮了重要的媒介作用,。
端粒酶轉(zhuǎn)基因小鼠的啟示
在20世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)端粒酶之初,，人們意識(shí)到端粒酶能讓干細(xì)胞“永葆青春”，于是幻想通過(guò)激活端粒酶延緩衰老,。然而,，時(shí)過(guò)境遷，人們逐漸回到現(xiàn)實(shí),，讓端粒酶既防癌又長(zhǎng)壽,，如同“魚(yú)”和“熊掌”——不可兼得。
可是,，在無(wú)端粒酶的動(dòng)物模型中,，端粒酶卻能逆轉(zhuǎn)衰老和恢復(fù)青春。2010年,，美國(guó)哈佛大學(xué)的癌癥遺傳學(xué)家們培育了一種可以讓端粒酶基因表達(dá)“關(guān)閉”和“開(kāi)放”的轉(zhuǎn)基因小鼠,。
正如所預(yù)期的那樣，那些端粒酶基因被關(guān)閉的小鼠,，均無(wú)生育能力,，而且注定會(huì)因骨質(zhì)疏松、糖尿病和神經(jīng)退行性疾病而早夭,。經(jīng)過(guò)4-羥基他莫昔芬誘導(dǎo),，端粒酶基因開(kāi)始表達(dá)，居然能在一個(gè)月內(nèi)奇跡般“藥到病除”,。由此設(shè)想,，端粒酶可能是治療某些罕見(jiàn)端粒酶缺陷疾病的良藥,，它或許還能用來(lái)治愈一些常見(jiàn)的老年性疾病。
生死有“命”,，有跡可循
年齡與性別對(duì)端粒長(zhǎng)度有明顯影響,。在年齡為56±11歲的被調(diào)查者中，不論性別,，白細(xì)胞的端粒長(zhǎng)度與年齡成反比,，年齡越大，端粒越短,。
在143名60歲以上的健康老人中調(diào)查發(fā)現(xiàn),，白細(xì)胞的端粒過(guò)短能使生活質(zhì)量下降，患心臟病和傳染病的機(jī)會(huì)分別提高3倍和8倍,。
雌激素能誘導(dǎo)端粒酶表達(dá),，故女性的端粒比男性的長(zhǎng)，壽命也是女長(zhǎng)于男,，但過(guò)高的端粒酶活性卻讓女性有罹患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn),。
端粒長(zhǎng)度雖可遺傳，但并非終生不變,?？梢哉f(shuō)，端粒忠實(shí)地記錄著人生的種種“榮辱”：凡是健康或有良好生活習(xí)慣的人,，端粒會(huì)變長(zhǎng)，就像受到“獎(jiǎng)賞”,；凡是患病或有不良生活習(xí)慣的人,，端粒會(huì)變短，似乎受到“懲罰”,。
讓端?？s短的因素
吸煙：在一項(xiàng)隨機(jī)調(diào)查中發(fā)現(xiàn),，吸煙者白細(xì)胞的端粒要比不吸煙者短,。
肥胖：一項(xiàng)針對(duì)21~44歲成人的研究表明,，體重增加與端粒消耗加速有關(guān),，端粒長(zhǎng)度的相對(duì)變化與體重指數(shù)（BMI）的變化成反比,。
高血壓：在49個(gè)18~44歲的雙胞胎中，白細(xì)胞的端粒長(zhǎng)度與收縮壓升高成反比,，端粒長(zhǎng)的人血壓低。在另外327名男性中也發(fā)現(xiàn),，有高血壓的人,，其白細(xì)胞的端粒均較短,。
心臟病：通過(guò)對(duì)203例早期心臟病人與180位健康人比較，前者白細(xì)胞的端粒比健康者短得多,。冠狀動(dòng)脈心臟病患者內(nèi)皮細(xì)胞的端粒也較短。
動(dòng)脈粥樣硬化：進(jìn)展期動(dòng)脈粥樣硬化患者的端粒磨損加劇,。
?、蛐吞悄虿。阂葝u素抗性越強(qiáng),，端粒就越短。
阿爾茨海默氏癥：老年癡呆病可能是端?？s短及細(xì)胞早衰的結(jié)果,。
怎樣才能使端粒延長(zhǎng)
體育鍛煉：研究發(fā)現(xiàn),，白細(xì)胞的端粒長(zhǎng)度與業(yè)余時(shí)間堅(jiān)持體育鍛煉的次數(shù)呈正相關(guān),。鍛煉越多，端粒越長(zhǎng),。
生活規(guī)律及飲食習(xí)慣：對(duì)24名男性前列腺癌患者的調(diào)查發(fā)現(xiàn),，每天鍛煉30分鐘，每周堅(jiān)持6天,，輔以每天1小時(shí)冥想,，并食用含有魚(yú)油的低脂（10%）素食,，端粒長(zhǎng)度增加29%。
節(jié)食：也就是熱量限制（CR）,，最近在小鼠中研究證明，每周飼料所含熱量控制在59.2~74千卡時(shí),，小鼠端粒長(zhǎng)度保持不變或稍微延伸，壽命也相應(yīng)延長(zhǎng),，并且對(duì)端粒酶轉(zhuǎn)基因的長(zhǎng)壽效應(yīng)表現(xiàn)協(xié)同作用。
精氨酸：最近有人發(fā)現(xiàn)，小鼠攝入精氨酸引起的一氧化氮升高，可促進(jìn)肌肉組織線粒體增殖,，使抗氧化酶活性增強(qiáng),，活性氧水平下降,，DNA損傷減少,，抑癌基因表達(dá)下調(diào),。目前在核實(shí)精氨酸是否能延伸端粒長(zhǎng)度抑或提高端粒酶活性。此前已有報(bào)道稱(chēng),，精氨酸能使造血干細(xì)胞中的端粒長(zhǎng)度延伸,。
端粒的延長(zhǎng)或縮短顯然是衰老的結(jié)果，其根本原因在于活性氧造成的DNA損傷,，而端粒只是衰老現(xiàn)象的“風(fēng)向標(biāo)”,。“長(zhǎng)生不老藥”罕有,，“延年益壽方”可求,。只要堅(jiān)持體育鍛煉，摒棄不良生活習(xí)慣,，限制熱量攝取,，防止炎癥損傷，并輔以一氧化氮補(bǔ)充劑,，那么長(zhǎng)壽就并非只是美麗的夢(mèng)想,，而是可望且可即的現(xiàn)實(shí)。
?。ㄔ鴳c平 作者系廣州中醫(yī)藥大學(xué)教授）
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 (2013-03-20 第5版 生物周刊)
