最新研究從整體組織、器官、細胞、亞細胞、分子等多個層面,對健康給出了系統(tǒng)性的新定義。
粗淺地說,健康就是“沒生病”。但這一簡單的定義并不能真正滿足我們對健康的認識。日前,頂尖學術期刊《細胞》上發(fā)表了一篇里程碑綜述,詳細描述了健康的8個核心標志,從整體組織、器官、細胞、亞細胞、分子等多個層面,對健康給出了系統(tǒng)性的新定義。
該文的作者是兩位知名科學家,一位是來自西班牙University of Oviedo的Carlos López Otín教授,他的研究圍繞癌癥、衰老和基因組功能分析;另一位是法國Gustave Roussy研究所的 Guido Kroemer 教授,在細胞生物學和癌癥研究領域做出許多開創(chuàng)性工作。
標志1:屏障完整
皮膚、腸道、呼吸道為我們提供了與外界環(huán)境相隔的屏障。除此之外,我們體內還有不同尺度的屏障,例如血腦屏障、細胞的細胞膜以及細胞內線粒體、細胞核的膜結構。這些屏障允許特定的物質或分子進入特定的區(qū)域,其完整性對維持健康至關重要。
以血腦屏障為例,它相當于一道大腦過濾系統(tǒng),由神經血管的多種細胞緊密連接而成,限制了血液循環(huán)中的細菌或導致炎癥的化學物質等進入腦組織。血腦屏障“滲漏”,被發(fā)現(xiàn)與多種神經系統(tǒng)疾病有關。
標志2:遏制局部變化
人體中不斷發(fā)生著微小的局部變化,有時是外力造成創(chuàng)口,有時是病原體入侵,還可能是細胞分裂過程中的各種“意外”造成的DNA修復失敗、出錯的蛋白質堆積等。如果不能消除這些“差錯”或避免錯誤擴散,最終可能導致全身性疾病。
各種局部變化(紅色)在得到遏制(紫色)和過度激活(黑色)的情況下對健康產生不同的后果
標志3:回收和更新
蛋白質、脂質、核酸等生命過程必需的分子,會被氧化修飾或自發(fā)變性、降解,導致細胞受損;同時,外部的應激還會導致?lián)p傷加速。因此,大多數(shù)細胞成分和大多數(shù)細胞類型都必須不斷回收,這意味著細胞需要經歷主動死亡、清除并替換更新的過程。伴隨衰老出現(xiàn)的許多疾病,其發(fā)生發(fā)展與回收更新過程發(fā)生的障礙有密切關系。
組織和細胞的回收更新機制
文章作者指出,自噬(autophagy)可能被認為是最重要的一種細胞內回收機制。動物實驗中,通過遺傳學操作、熱量限制、禁食、抑制胰島素信號或一些藥物手段有助于延長健康壽命,其機制與自噬有關。除了抗衰老活性,通過藥物增強自噬還顯示出對多種重要疾病的廣泛影響,例如遺傳性線粒體疾病、代謝綜合征、動脈硬化、肝脂肪變性,以及多種神經退行性疾病。
標志4:網(wǎng)絡“集成”
維持一個健康的生物體,涉及不同網(wǎng)絡之間的“集成”。從細胞內的結構,到組織器官,到人體與微生物群之間,不同的網(wǎng)絡相互交織,很多要素在不同層次同時發(fā)揮若干作用。
這意味著,疾病并非是“局部”的病理。例如,有越來越多的證據(jù)表明,常見精神疾?。ㄈ珉y治性抑郁癥)與代謝綜合征相關;精神障礙或代謝障礙以及癌癥,又與腸道菌群的變化有關。
標志5:節(jié)律和周期
精準的時序控制對于生物至關重要,心率、呼吸、腦電活動、腸蠕動,很多關鍵器官的功能都有賴于一定的節(jié)律。激素的分泌、一些細胞因子的活性變化也分別有不同周期的波動變化。
最受關注的一種生理節(jié)律,莫過于約24小時為周期的晝夜節(jié)律,也稱為生物鐘。而輪班工作、睡眠不規(guī)律、睡眠質量差、頻繁跨時區(qū)旅行、進食時間混亂等各種原因引起的晝夜節(jié)律改變,已知與多種疾病風險增加有關,包括癌癥、抑郁癥、糖尿病、腸道菌群失調等。
標志6:內穩(wěn)態(tài)的復原能力
體溫、體重、血液酸堿度、血糖、血壓、血氧濃度、激素濃度等無數(shù)生物學參數(shù),通??偸蔷S持在接近恒定的水平。改變參數(shù)設定,往往導致慢性疾病。某種激素過多或過少而內分泌失調,是體現(xiàn)穩(wěn)態(tài)調節(jié)重要性的一個典型例子。
這種內穩(wěn)態(tài)的復原能力與遺傳、神經、代謝、免疫和人體微生物組都有關系。以腸道菌群來說,盡管個體之間有很大的差異,但對于同一個個體來說,細菌組成和活性通常在童年時期就確定下來,并在此后表現(xiàn)出很強的復原力。這種復原力可以保護人體免受菌群失調相關的病理影響,如炎癥性腸病、代謝綜合征、心血管功能障礙、哮喘、結腸癌、孤獨癥譜系障礙等。
彈性機制失效,最終導致衰老和疾病。而以增強體內穩(wěn)態(tài)復原力為目標的干預措施,有望促進健康。
標志7:毒物興奮效應(hormetic)的調節(jié)
毒物興奮效應,指的是暴露于低劑量毒素可引起保護反應,以免在暴露于較高劑量的同種毒素時遭受損傷。作者指出,這個詞也廣泛用于描述低劑量應激源(例如氧化應激),引起細胞和生物體的適應性反應,維持體內穩(wěn)態(tài),增加生物可塑性。
很多研究正在動物模型中探索如何利用這種生物過程來增進健康,例如通過低劑量輻射、低濃度的某些化學物質、低強度飲食干預等手段,達到穩(wěn)定基因組、清除自由基等保護效果,延長健康壽命。
標志8:修復和再生
對于威脅健康的各種損傷,必須做出修復。這些損傷和修復涉及DNA和蛋白質分子,也涉及內質網(wǎng)、線粒體、溶酶體等細胞器。
可能的情況下,還需要讓受損或丟失的功能原件再生,以實現(xiàn)完全恢復。人類的干細胞和祖細胞具有修復受損組織和促進適應性、代償性反應的能力。甚至在成人大腦,一個長期被認為不可修復的器官中,也發(fā)現(xiàn)具有潛在修復能力的干細胞。
基于干細胞的再生醫(yī)學,為細胞和器官移植提供了替代方案,有望修復病變或老化的組織和器官。誘導多能干細胞、CRISPR-Cas9基因編輯等新技術的結合,正在為先天性基因缺陷、年齡相關性疾病帶來新的療法,幫助人們重塑健康。
8種標志整合了各層的多種功能,協(xié)調了不同細胞和亞細胞之間復雜的相互作用,為健康提供了多維基礎。
在這篇綜述的最后,兩位作者總結說,健康的這些生物學標志包括了空間分隔,體內平衡隨時間推移而保持穩(wěn)態(tài),對應激的一系列反應。這組新的定義為測定身體機能、精神健康以及采用特定醫(yī)學手段檢驗器官的正常功能提供了重要的參考。
文章還強調,這些標志并不能孤立看待,它們相互關聯(lián),其中任何一方面出現(xiàn)問題,都會成為致病因素,給整個機體的健康造成急性破壞或持續(xù)破壞。