治疗疾病不妨先破解衰老密码

作者: 刘德培

来源: 中国科学报

发布日期: 2017-12-06

刘德培院士提出,治疗疾病应首先破解衰老密码,理解衰老机制对治疗多种疾病有重要意义。文章详细阐述了衰老的四个层次理论及其与疾病的关系,强调了系统生物医学的重要性,并提出医学体系应从“分病而治”转向“异病同防”,以实现公民健康和推动大健康时代的到来。

目前,全球老龄化及重大疾病防治形势愈发严峻,人口老龄化提前到来,预计到2030年,16%的中国人在65岁以上总数将超过2亿,各种重大疾病也将呈“井喷式”爆发。研究证实,衰老是心血管疾病、神经退行性疾病、癌症等诸多复杂疾病的共同危险因素,阐明衰老机制将为治疗多种疾病带来希望。

衰老是涉及诸多生物学事件的复杂过程,它具有基因组不稳定、端粒耗损、表观遗传改变、蛋白稳态失衡、能量感受失调、线粒体功能失调、细胞衰老、干细胞耗竭、细胞间交流异常九大特征,以往的研究通常针对衰老的某个特征而忽视各个特征之间的联系。

衰老可分为四个层次的理论基础。最表层为多种看似相互独立的衰老相关疾病,衰老表现为低水平炎症状态,慢性炎症反应引发诸多复杂疾病比如神经退行性疾病、心血管疾病、代谢综合征等,慢性炎症也与代谢紊乱密切关联。

第二层主要表现为慢性炎症、营养感受异常/代谢紊乱、内分泌功能紊乱这三种相互关联的病理生理学改变。衰老过程中出现促炎性细胞因子系统性增加、能量相对过剩、胰岛素/胰岛素样生长因子通路异常激活和保护性血清因子失调。最终,激活炎症—代谢分子网络,增加衰老相关疾病易感性。生活方式,如饮食/能量限制和适量运动,都能够广泛影响衰老的第二层,从而促进健康和长寿。

衰老的第三个层级主要是由细胞功能失调引发的系统性改变,由于DNA持续受到内外环境刺激,DNA损伤成为衰老和衰老相关疾病发生的重要因素。另外,由于DNA复制末端问题,端粒随着时间推移而不断缩短,端粒的耗竭也引起细胞衰老和机体衰老。

在衰老的第四个层级,核酸和蛋白质等生物大分子持续遭受内外损伤,当损伤超过内在保护机制(如DNA修复、自噬和抗氧化)的保护能力时,将直接或间接影响生物分子的结构和功能,如DNA损伤、端粒损耗、表观遗传改变、蛋白质稳态失衡和可能的RNA损伤。

衰老的四个层级构成级联反应,四个层级中生命信息的传递与表象呈现是不同疾病发生发展的共性。将衰老分层也将帮助人们从分析因果关系的角度理解衰老。

实际上,复杂疾病都是由遗传和环境因素共同决定,遗传和环境所占比例在不同个体中有一定差异,但疾病发生有着共同的命运。以动脉粥样硬化相关疾病为例,吸烟、不健康饮食、久坐等不良生活方式,都会增加动脉粥样硬化的风险。

目前,现代医学多集中关注疾病本身,更多是“头痛医头,脚痛医脚”,是“分病而治”为主。而系统生物医学是将组学等多学科融合一体,全方位、立体化、多视角研究生命全过程和疾病全过程,揭示疾病发生发展机制,研究重大疾病的个性发病机制和共性发病机制。

比如衰老等相同的危险因素能够促进不同疾病的发生发展,如果能遏制危险因素,机体疾病易感性降低,疾病发生就减少,可以达到“异病同防”的效果。

因此,要想实现公民健康,医学体系就要实现从“分病而治”为主向“异病同防”为主的战略转变,这种转变主要靠改变生活方式的来实现。

不仅如此,医学服务也将面临转型,服务中心由疾病治疗为主向健康促进为主转变。未来,转化医学是理念、循证医学是立足点、系统医学是全局观、精准/个体化医学是靶标,最终实现建立人类健康大体系的终极目标,推动医学走进大健康时代。

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