從前,人們想盡辦法如煉丹製藥、飲少女之血來抗衰老,一方面希望延年益壽,另一方面希望更青春和更健康,但聽來既荒謬又殘忍。幸而,科學家發明了一種能夠測量生理年齡的工具 -「表觀遺傳學鐘」。就此,我們先瞭解何謂表觀遺傳學。

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想健康抗衰老唔使煉丹製藥 

遺傳,簡單來說是一套來自父母的基因組。這些基因可能決定了一個人的高矮肥瘦、有某種遺傳病、有某些種偏好等。表觀遺傳學發現,在基因序列完全沒有改變的情況下,一些外在表現(遺傳學中稱為表型)也會發生改變且可以遺傳給後代。這是由於基因上被戴上許多「標籤」,「甲基化」就是其一。它就像開關一樣可以決定基因是否在細胞中發揮作用。

人體由許多細胞井然有序地組成,這些細胞帶有相同的基因組,而其「標籤」不同,決定了細胞最後不同的發展方向:有的發育為心臟細胞,有的發育為腦細胞,有的發育為肝細胞等。

基因是無法改變 「標籤」可因環境而改變 

在正常人的一生中,基因是無法改變的,但它的「標籤」卻可因環境而改變。就「如何做一個優秀的鼠媽媽」實驗而言,研究員將基因型相同的大鼠分為兩組,一組的鼠媽媽喜歡舔舐鼠寶寶表示關懷,另一組對鼠寶寶置之不理。他們發現「關懷組」的鼠寶寶成年後也會關懷下一代,另一組的寶寶成年後也會對下一代不管不理,而且這一母性會遺傳下去。

當把兩組鼠寶寶對換時,鼠寶寶長大後的母性會跟其養母一樣,這說明這一表型的遺傳與基因型無關。研究員又對各組鼠寶寶大腦與「關懷」相關基因進行了研究,發現「壞媽媽」組的基因序列雖然沒有改變,但是基因卻多了很多「甲基化」標籤,這些標籤使「關懷基因」不表達,影響牠們的母性。

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何謂表觀遺傳學時鐘?

來自加州大學洛杉磯分校的生物統計學家Steve Horvath注意到甲基化和年齡之間存在某種聯繫:隨著年齡遞增,某些基因的甲基化增加了,而另一些基因的甲基化會減少。於是,他猜想也許每個年齡有特定的甲基化圖譜,並進行有關研究,結果發現其猜想是正確的,並開發出表觀遺傳學時鐘。這時鐘利用基因的甲基化圖譜來判斷生物的生理年齡,且精準度達98%以上。

生理年齡可反映人體衰老速度

對於百姓的健康,生理年齡可反映人體衰老的速度。曾有研究用表觀遺傳學時鐘對不同基因樣本進行生理年齡測量,並與其實際年齡進行比較,發現正常人的生理年齡與實際年齡基本一致(正常衰老),愛滋病感染者、癌症患者的生理年齡大於實際年齡(加速衰老),百歲老人的子女的生理年齡小於實際年齡(緩慢衰老)。對於科學家的研究,生理年齡可被用來尋找最佳的抗衰老途徑,幫助評估眾多理論上可行
的抗衰老策略的效果。

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如何撥慢表觀遺傳學時鐘?5個最可信的延壽方法 

飲食習慣、環境污染程度、生活作息及體育鍛鍊或多或少會影響表觀遺傳,從而影響我們的壽命。

1. 飲食因素

控制熱量攝入可以撥慢時鐘。有研究發現,給野生小鼠餵食無脂肪的飼料,其肝功能的基因的甲基化程度降低(老年鼠的基因,一般表現出高甲基化的)。對恒河猴進行熱量限制也可阻止與年齡有關的DNA甲基化的變化。這些改變是熱量限制抗衰老的又一機制。

除了斷食,調整飲食結構也有減緩生理衰老的效果。一間致力研究表觀遺傳的公司發現,與不食用或少食用家禽、魚類、水果或蔬菜的人相比,飲食結構中這四種食物佔比更多的人確實衰老得更慢。而在這四種食物中,魚類在減慢衰老進程中最有效。除此之外,α-和β-胡蘿蔔素、黃嘌呤也與減緩衰老有關。有趣的是,橄欖油含α-生育酚可減緩衰老,大豆和花生油中的γ-生育酚卻被發現似乎與加速衰老有關。

2. 藥物

  • 二甲雙胍:一項18,000多人的研究發現,用二甲雙胍治療的糖尿病患者的壽命不僅長過其他糖尿病患者,且更健康。

  • 亞精胺:這是一種天然存在的多胺。多胺在酵母和人細胞老化過程中導致抗逆和細胞壞死率降低,延長果蠅、線蟲和人細胞的壽命。
3. 空氣污染

暴露於空氣污染會調節表觀遺傳中的DNA甲基化,這些變化可能反過來導致炎症、患病和惡化風險。一些與交通有關的空氣污染成分,包括微粒物質(Pm)、黑碳(BC)、臭氧(O3)、氮氧化物(NOx)和多環芳烴(PAHs),都與DNA甲基化的變化有關,通常在暴露後會降低DNA甲基化,且這種影響是累積的。所以,不要以為年輕時吸廢氣,老來換個世外桃源就會無問題……

4. 晝夜規律

規律的作息也是延緩衰老的重要因素。生理規律與能量代謝產物和染色質的結構高度相關,擾亂晝夜規律對不同物種的健康和壽命都有負面影響。有近24小時固有生理週期的小鼠比有較短或更長固有生理週期的同品系小鼠壽命更長,進一步凸顯生理規律對壽命的重要性。

5. 體育鍛鍊

體育活動促進哺乳動物健康地衰老,還可防止人類認知能力下降。定期的體育活動可使死亡率降低30%,並延壽。對人類來說,運動與增強AMPK活性、HDAC4和HDAC5的核排斥及骨骼肌組織中的H3K36乙醯化相關。

結語

有了表觀遺傳學時鐘,科學家就可以找到真正有效的抗衰老的途徑,讓我們在爭取青春的道路上少走彎路。雖然我們不能改變個人的基因,但是我們可以通過改變環境和生活習慣來改變我們的表觀遺傳,讓我們甚至我們的後代都能夠更年輕、長壽!

編按:王駿教授於美國威斯康辛大學麥迪遜分校取得分子生物學博士,1992年加入香港中文大學醫學院,1999年升任生物化學系教授。主攻分子生物學、酶工程和生物合成。 在中國、美國、澳大利亞和香港等地的大學、政府部門、生物技術公司從事生物技術研究 與開發和工業化生產逾四十年,是八十餘項專利的發明人/或發明人之一,香港首位創新科 技講座教授。王駿教授的社會兼職包括阿里巴巴創業大賽評委、HKX創業平臺導師、香港政 府創新及科技基金評審委員。 王駿教授領導的基因港科研團隊包括了三十餘位遺傳學、蛋白質工程、生物化學、工業發酵、信息工程等多個領域的科學家。