中药抗衰老的细胞生物学机制

中药抗衰老的细胞生物学机制

摘要：人类渴望长寿的梦想促进了科学家对细胞抗衰老机制的研究。由此，随着细胞生物学的发展，有关细胞衰老的机制被一一提出，其中自由基学说、端粒学说及线粒体DNA 学说影响较为广泛。这引起了以此为基础的抗细胞衰老研究的兴起。本文旨在通过对淫羊藿、黄芪多糖、人参、何首乌等部分中药的研究数据的借鉴，说明其抗衰老作用的细胞生物学机制。

关键词：抗衰老 中药 细胞生物学

关于细胞衰老的研究，在衰老生物学中占有特殊的地位。大量研究表明，衰老实际上也是一种细胞的重要生命活动。随着细胞生物学的发展，有关细胞衰老的机制被一一提出，其中氧化性损伤学说、端粒学说及线粒体DNA 学说影响较为广泛。随之而来的是以此为基础的抗衰老研究的兴起，医学科学界对此兴趣浓厚，从细胞生物学的层面上进行了大量的研究。医学科学界通过多种药物的动物实验，对其效果及机制进行分析。其中，以中药的药物实验效果较为突出。中药由此成为抗衰老的代表药物。本文旨在通过对黄芪多糖、芦荟、人参、何首乌等部分中药的研究数据的借鉴，说明其抗衰老作用的细胞生物学机制。 1 细胞衰老的分子机制及衰老的结构变化

1．1 细胞衰老的分子机制

1.1.1自由基学说（free radical theories ）自由基是一类机体在物质代谢过程中瞬时形成的含不成对电子的原子或功能基团，普遍存在于生物系统[1]。具有高度反应活性，可引发链式自由基反应，引起DNA 、蛋白质和脂类，尤其是多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty Acids ，PUFA ）等大分子物质变性和交联，损伤DNA 、生物膜、重要的结构蛋白和功能蛋白，从而引起衰老各种现象的发生。[2]

正常细胞内存在清除自由基的防御系统，包括酶系统和非酶系统，前者如：超氧化物歧化酶（SOD ），过氧化氢酶（CAT ），谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX ），非酶系统有维生素E 、醌类物质等电子受体[3]。Orr WC 和Sohal RS （1994），将铜锌超氧化物岐化酶（copper-zinc superoxide dismutase ）基因导入果蝇，使转基因株具有3个拷贝的SOD 基因，其寿命比野生型延长1/3

[4]。这个实验为衰老的自由基学说提供了

有力的证据。 1.1.2 端粒学说 细胞分裂研究中的一些重要发现引起了遗传衰老学说专家们的兴趣：即人体成纤维细胞染色体在复制过程中的极限现象(即Hayflick 细胞分裂极限，一般低于50～60次)和染色体端粒不断地缩短的现象，染色体DNA 每复制一次，端粒就缩短一截

[5]。说明染色体末端重复序列TITFAGGG(端粒)在细胞衰老过程中特异地依赖DNA 复制而丢失[6]。当染色体端粒短到一定长度时，细胞的繁殖就不能再继续进行，细胞分裂次数便达到了极限进而导致细胞和整个生物体的死亡，根据这个现象，有些学者认为这个端粒就

是学者们积极寻找的生命时钟[7]。端粒及端粒酶涉及衰老最有力的证据是Bodnai491等证实的。如果细胞试图要维持其正常分裂，那么就必须阻止端粒的进一步丢失，并且激活端粒酶。Cook4 01等认为，由于人体细胞中的端粒酶未被活化，从而导致了端粒DNA 缩短。故而变现出衰老的现象[8]。

1.1.3 线粒体DNA 学说 在线粒体氧化磷酸化生成ATP 的过程中，大约有1-4%氧转化为氧自由基，也叫活性氧（reactive oxygen species ，ROS)，因此线粒体是自由基浓度最高的细胞器[9]。mtDNA 裸露于基质，缺乏结合蛋白的保护，最易受自由基伤害，而催化mtDNA 复制的DNA 聚合酶γ不具有校正功能，复制错误频率高，同时缺乏有效的修复酶，故mtDNA 最容易发生突变。mtDNA 突变使呼吸链功能受损，进一步引起自由基堆积，如此反复循环。衰老个体细胞中mtDNA 缺失表现明显，并随着年龄的增加而增加，许多研究认为mtDNA 缺失与衰老及伴随的老年衰退性疾病有密切关系[10]。

1.1.4 其他衰老机制 其他涉及细胞衰老的机制还有rDNA 衰老机制[11]、沉默信息调节蛋白复合物衰老机制[12]、SGSI 基因及WRN 基因衰老机制等[13]。

1．2 细胞衰老的结构变化

衰老细胞的形态变化主要表现在细胞皱缩，膜通透性、脆性增加，核膜内折，细胞器数量特别是线粒体数量减少，胞内出现脂褐素等异常物质沉积，最终出现细胞凋亡或坏死。总体来说老化细胞的各种结构呈退行性变化[14]。如表示[15]：

衰老细胞的形态变化

2 中药抗衰老的细胞分子生物学机制

抗衰老中药的活性成分主要有苷类、多糖类、多酚类、生物碱类、氨基酸类，其次还有挥发油、黄酮、甾醇、有机酸以及微量元素[16]。例如，人参含有13种皂苷，人参皂昔经水解，最后生成皂苷元即人参二醇、人参三醇及齐墩果酸等，这些成分有明显延长动物寿命及细胞寿命的作用，因此人参皂苷是抗衰老作用的活性成分[17]。

2．1 淫羊藿抗衰老机制

淫羊藿黄酮能明显提高衰老模型小鼠肝脏总超氧化物歧化酶的活性，减少肝脏过氧化脂质的形成，并减少心、肝等组织的脂褐素形成[18]。多糖脂质体能明显提高老龄动物红细胞及肝组织中SOD 活性，提高老龄小鼠红细胞GSH —PX 活性，能明显降低老龄动物血清及肝组织中过氧化脂质的含量，降低老龄小鼠心肌脂褐质的含量，有抗氧化延缓衰老作用[19]。

2．2 人参抗衰老机制

生物正常代谢过程所产生的自由基，如果能很快被机体防御系统所清除，就不会造成危害，反之，若不被完全清除，过剩的自由基就会攻击生物大分子，使之遭到损伤，导致人体衰老[20]。中药可抑制自由基的产生，还可清除自由基，对抗自由基对组织细胞的损伤，还可增强机体的抗氧化功能，从多个环节阻断自由基的损伤作用[21]。例如人参皂苷可明显提高衰老模型小鼠血清中超氧化物歧化酶及谷胱苷肽过氧化物酶的活性，减少过氧化脂质及其代谢产物丙二醛的含量，减少自由基对细胞的损伤，亦可减少脂褐质在脑、心肌中的沉积达到抗衰老的效果[22]。研究证实，具有抗氧化作用的中草药有黄芪、银杏叶、大黄、灵芝、

枸杞、蛤蚧、红景天、绞股蓝、西洋参、五味子等

[23]，一些中药方剂如百年乐、龟龄集、参鳖补膏、五味子冲剂、复方丹参合剂等亦有抗氧化作用[24]。

此外，人参皂苷，人参皂苷和人参多糖对小鼠的体液免疫和细胞免疫均有刺激作用，可使网状内皮系统吞噬功能增强，促进抗体形成，增加血液免疫球蛋白的含量，升高cAMP~HcGMP ，并能刺激老年人淋巴细胞的转化功能，增加骨髓细胞DNA 、RNA 及蛋白质的合成[25]。不但能使神经系统、内分泌系统、机体

代谢功能、自由基清除等生理生化现象从衰老趋向正常，还对免疫功能衰老的改变有很大影响[26]。

2．3 黄芪多糖抗衰老机制

目前对于常用抗衰老中药的研究发现，许多滋补类中药如人参、黄芪、何首乌、绞股蓝、红景天[27]等在体外表现出明显的抗细胞衰老效应，可使培养细胞突破Hayflick 界限的限制，体外传代寿命得到明显延长，其中以中药黄芪的作用效果最为突出[28]。黄芪主要含多糖类、皂苷类、黄酮类与氨基酸类有效成分[29]。现代药理学研究表明，黄芪具有增强机体免疫机能、调节血糖、降压利尿、保肝保 肾、抗炎、抗菌、抗突变等作用[30]。在抗衰老研究方面。徐品初等研究发现，黄芪能明显降低老年大鼠动脉和肺内胶原含量；张银娣等发现黄芪苷能增加抗氧化物质谷胱肝肽(GSH)和超氧化物歧化酶(SOD)的含量，帮助清除体内自由