劉玥辰，閻星旭，趙換，孫桂江，李遇伯

（1.天津中醫(yī)藥大學中藥學院，天津 301617；2.天津醫(yī)科大學第二醫(yī)院腎臟病血液凈化治療科，天津 300211）

衰老是一個“生命力”逐漸衰退的過程，隨著機體不斷衰老，其免疫器官的功能會逐漸衰退，使機體免疫力下降，加速細胞老化[1]，從而引發(fā)一系列與衰老相關的疾病。經(jīng)濟和生活水平的日益提高，使得人們對保健養(yǎng)生抗衰老的需求也日益提高。傳統(tǒng)中藥在抗衰老方面具有巨大的應用價值，其可以通過多種途徑抑制免疫器官的老化，提高機體免疫力，達到延緩衰老的功效。以衰老的分子機制為切入點，對國內(nèi)外中藥抗衰老的代謝組學研究進行綜述，為臨床深入探索中藥延緩衰老的作用提供參考。

1 衰老的分子機制

1.1 端粒學說 端粒是一種能夠穩(wěn)定染色體末端結構的一段DNA序列，是染色體的重要組成部分。有研究表明，隨著細胞不斷的增殖分化，端粒將會不斷縮短，且一旦縮短到某一極限后，細胞將停止分裂自發(fā)走向凋亡[2]。端粒主要由與蛋白質(zhì)相關的DNA組成，這些蛋白質(zhì)與雙鏈或單鏈端粒DNA相互作用，形成具有端粒維護和長度調(diào)節(jié)有序且動態(tài)的復合物[3]。

Cheung等[4]研究揭示了端粒酶在特定干細胞譜系中衰老的作用，端粒酶的活性下調(diào)可以抑制細胞增殖，從而加速細胞衰老。也有研究發(fā)現(xiàn)，端粒長度是決定整個哺乳動物物種壽命和癌癥易感性的關鍵因素。TZAP（端粒鋅指相關蛋白）是一種特定的端粒相關蛋白，可以與含有較低濃度的庇護素復合物的長端粒結合，啟動端粒的修剪，防止異常的長端粒積累，為控制端粒長度的上限提供依據(jù)[5]。

1.2 自由基學說 衰老的自由基學說是美國科學家Harman 1955年提出的，他首先指出衰老及其相關的退化性疾病基本上歸因于自由基對細胞成分和結締組織有害的攻擊。自由基主要是通過由氧化酶在細胞中催化的分子氧和由鐵、鈷、錳等微量金屬在結締組織中的催化反應而產(chǎn)生的[6]。而隨著機體的衰老，自由基清除系統(tǒng)的清除能力不斷降低，導致體內(nèi)自由基的累積[7]。隨著年齡，遺傳和環(huán)境風險因素的發(fā)展，氧化還原系統(tǒng)變得不平衡。過量的自由基產(chǎn)生過氧化氫、陰離子自由基超氧化物、羥基自由基等多種活性氧（ROS），繼而導致線粒體蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和DNA氧化等氧化應激的發(fā)生。氧化應激在各種疾病如關節(jié)炎，癌癥，自身免疫性疾病，衰老，心血管和神經(jīng)退行性疾病的發(fā)展中起重要作用。盡管中等濃度的ROS在生理過程中起著重要作用（例如信號傳導途徑，促有絲分裂反應，對傳染性病原體的防御），但是內(nèi)源性抗氧化劑的過度防御和平衡作用失敗會導致氧化損傷[8]。

1.3 非酶糖基化學說 非酶糖基化學說的提出起源于對糖尿病加速老化現(xiàn)象的研究，還原糖可以以非酶促方式與蛋白質(zhì)和其他大分子中的氨基酸結合，最終會形成高級糖基化終產(chǎn)物（AGEs）。Monnier等[9]指出非酶糖基化會損害細胞器和蛋白質(zhì)的生物功能。研究表明，AGEs自身會誘導形成反應性物種（RS），RS的積累會加速AGEs的形成，高水平的RS則引起細胞損傷。此外，也有證據(jù)表明糖基化可能與脂褐素的生成有關。由于脂褐素對有絲分裂后的細胞具有毒性作用，因此脂褐素的積累是限制細胞壽命的重要因素[10]。除此之外，許多糖基化反應的實驗均是在有氧條件下進行的，所以非酶糖基化反應進行的同時常常伴隨著氧自由基反應的發(fā)生，兩者有著密不可分的聯(lián)系。

1.4 DNA甲基化學說 胞嘧啶可被脫氧核糖核酸甲基轉(zhuǎn)移酶甲基化生成5－甲基胞嘧啶（5mC）[11]。5mC被稱為人類基因組的第五堿基，主要與基因阻抑有關，特別是在基因的增強子和啟動子區(qū)域，其通過影響轉(zhuǎn)錄而發(fā)揮重要作用。有研究表明，隨著年齡的增長，DNA甲基化的增多或減少可以通過影響DNA的穩(wěn)定性導致細胞的衰老凋亡，最終導致有害的生理效應，影響整個機體的健康[12]。Hannum等[13]通過構建衰老率的預測模型，顯示出DNA甲基化受年齡、性別和特定遺傳變異的影響。

1.5 自噬學說 自噬是一種機體的保護性措施，通過維持控制蛋白質(zhì)和細胞器的質(zhì)量從而達到保護自身的效果[14]。伴侶蛋白介導的自噬（CMA），是一種蛋白水解系統(tǒng)，可以通過去除受損或功能異常的蛋白質(zhì)來促進細胞質(zhì)量控制。有研究表明CMA隨著年齡的增長而降低，這強調(diào)了自噬活性隨年齡上升而下降，導致與年齡相關疾病發(fā)展的可能性，加速細胞衰老[15]。

2 衰老相關代謝組學研究

代謝組學是系統(tǒng)生物學的重要領域，可以對生命系統(tǒng)病理生理刺激，遺傳修飾或環(huán)境壓力下的動態(tài)代謝反應進行全面分析[16-18]，其捕獲生物化學網(wǎng)絡中低分子量代謝物的整體變化，并在這些代謝物和整體生理狀態(tài)之間建立模型，以闡明擾動部位并鑒定相關的生物標志物，揭示相關代謝途徑[19-20]。有研究表明部分傳統(tǒng)中藥及其提取物具有抗衰老和預防衰老相關疾病的作用[21]。因此，研究代謝組學在中藥抗衰老中的應用非常重要，其可以幫助更好地了解衰老過程，解決中藥抗衰老的相關問題。

2.1 衰老的代謝途徑

2.1.1 脂類代謝 線粒體脂肪酸氧化途徑與衰老過程可能發(fā)生的各種分子和代謝機制密切相關，長鏈酰基肉堿是脂肪酸氧化的中間產(chǎn)物。有文獻報道，?；鈮A的積累表明線粒體功能障礙[22]，線粒體功能障礙可改變細胞產(chǎn)生能量的能力，從而改變由線粒體氧化劑產(chǎn)生和調(diào)節(jié)的各種重要功能[23-24]。其中，脂質(zhì)代謝是長壽的重要決定因素，研究表明脂質(zhì)通過各種機制調(diào)節(jié)壽命，是應激信號及相關蛋白活性的調(diào)節(jié)因子[25]。近年來，越來越多的專家們一致認為脂類及其代謝產(chǎn)物與體內(nèi)很多化學反應密切相關，其在衰老的過程中充當著非常重要的角色，影響著多數(shù)的衰老相關疾病的病情進展及結果，并且改善脂質(zhì)代謝具有明顯的抗衰老作用[26-27]。

2.1.2 氨基酸代謝 Rajeswari等[28]研究了大鼠大腦中谷氨酸基團（谷氨酸，γ-氨基丁酸，谷氨酰胺，天冬氨酸和丙氨酸）水平的代謝變化，結果表明，這些氨基酸水平的變化與衰老有關。隨著年齡的增長，谷氨酸，谷氨酰胺和天門冬氨酸的含量下降，而γ-氨基丁酸和丙氨酸的含量則上升。谷氨酸水平的降低與其合成酶谷氨酸脫氫酶的降低有關[29-31]。谷氨酰胺酶的活性增加會分解谷氨酰胺，谷氨酰胺和ATP水平的變化將反映游離氨的相應變化[32]，有研究表明衰老小鼠的大腦中氨水平更高，向?qū)嶒瀯游镏凶⑷敫邉┝康陌睍黾哟竽X中谷氨酰胺的合成[33]。

肌肽和?；撬峋哂袕娏业目寡趸阅芤约翱顾ダ虾蜕窠?jīng)保護的作用[34]。Aydn等[35]研究了肌肽和?；撬釋Π肴樘钦T導大鼠的氧化應激和腦損傷的影響，結果表明肌肽和?；撬峥赡苡行ьA防半乳糖誘導的大鼠大腦中的氧化應激，細胞凋亡和組織病理學惡化。肌肽是活性氧和醛類的有效清除劑，它能抑制脂質(zhì)過氧化和蛋白質(zhì)氧化[36-37]。?；撬嵊砂腚装彼岷偷鞍彼岷铣?，是細胞內(nèi)主要的游離β-氨基酸。它通過清除或淬滅氧衍生的自由基來減少組織脂質(zhì)過氧化作用[38]。此外，據(jù)報道?；撬峋哂锌沟蛲鎏匦訹39]，抗衰老作用以及作為抗氧化劑的神經(jīng)保護特性[40-41]。

2.2 基于代謝組學的中藥抗衰老

2.2.1 淫羊藿 淫羊藿是一種著名的中草藥，其中淫羊藿總黃酮（TFE）是淫羊藿的主要活性成分，TFE不僅能調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝，而且具有激素調(diào)節(jié)、抗骨質(zhì)疏松、免疫功能調(diào)節(jié)、抗氧化和抗腫瘤等作用，廣泛應用于抗衰老及脂代謝紊亂等老年病的治療[42-43]。已有藥理學研究和臨床實踐表明淫羊藿及其活性化合物具有明顯的抗膽固醇藥理作用，可預防多種與年齡相關的心腦血管疾病，實現(xiàn)健康老齡化[44]。Yan等[45]采用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用的代謝組學方法對衰老大鼠血清樣品進行了分析，研究了TFE的抗衰老作用。結果表明，衰老的特征是脂質(zhì)代謝的變化和自由基的積累。TFE給藥導致超氧化物歧化酶水平顯著升高，丙二醛水平顯著降低，表明TFE能增強抗氧化防御系統(tǒng)，具有清除自由基的作用，其可能通過調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝和抗氧化達到抗衰老作用。Wu等[46]基于代謝組學和轉(zhuǎn)錄組學的分析結果，進行了集成網(wǎng)絡分析，發(fā)現(xiàn)TFE可通過調(diào)節(jié)3種不飽和脂肪酸代謝途徑：亞油酸代謝、花生四烯酸代謝和白三烯新陳代謝來延緩衰老?？傊琓FE在衰老代謝中的作用是多方面和多層次的，對TFE抗衰老脂質(zhì)代謝機制的不斷挖掘，可為老年醫(yī)學和預防醫(yī)學提供信息。

2.2.2 甘草 甘草是一種藥食同源植物，其表現(xiàn)出許多藥理作用和生物學功能。有研究表明[47]甘草能改善由半乳糖誘導的衰老大鼠的認知損傷、氧化應激和細胞凋亡。為了進一步探討甘草衰老過程中代謝譜的變化及延緩衰老的機制，F(xiàn)anfan等[48]采用核磁共振代謝組學的方法對衰老大鼠的血清和尿樣進行分析，并鑒定可能的生物標志物。結果表明衰老大鼠血清和尿液中?；撬岷烤@著降低，其體內(nèi)影響合成反應的關鍵酶：Ⅰ型半胱氨酸雙加氧酶（CDO1）、半胱氨酸磺酸脫羧酶（CSAD）和Ⅰ型谷氨酸脫羧酶（GAD1）水平均有所下降。甘草給藥后?；撬帷DO1和CSAD水平均顯著升高，首次證明了?；撬岽x途徑的調(diào)節(jié)與甘草抗衰老作用有關。

2.2.3 紅參 紅參是人參根和根莖的主要加工產(chǎn)品之一，作為一種傳統(tǒng)中藥，其在維持人類健康方面具有很大作用[49-50]，特別是在抗衰老及其與年齡有關的神經(jīng)退行性疾病的方面[51-53]。研究表明[54-56]，人參皂苷是主要的藥理活性成分，它通過抑制脂肪生成，達到抗氧化和自由基清除作用，從而延緩衰老。Sun[57]基于RRLC-Q-TOF-MS的代謝組學方法來研究大鼠衰老過程的特征，結果發(fā)現(xiàn)能量代謝和脂質(zhì)代謝水平下降，氨基酸代謝紊亂和腎功能不全是衰老過程的主要特征。紅參總人參皂苷（TGRG）給藥后，脂質(zhì)代謝和氨基酸代謝恢復到年輕水平。這表明TGRG可能通過干預脂質(zhì)代謝并調(diào)節(jié)衰老大鼠的氨基酸代謝紊亂而產(chǎn)生抗衰老作用。

2.2.4 其他中藥 除此之外，還有部分中藥也通過代謝組學的技術手段研究其延緩衰老的作用。Sun等[58]采用快速分離液相色譜結合飛行時間質(zhì)譜（RRLC-Q-TOF-MS）的方法研究衰老大鼠血清中標志物的變化，發(fā)現(xiàn)五味子的主要成分木脂素可以通過調(diào)節(jié)衰老大鼠的能量代謝、氨基酸代謝、脂質(zhì)代謝和磷脂代謝，使丙酮酸、酪氨酸、磷脂酰膽堿和二氫鞘氨醇等代謝物的水平恢復正常，緩解大鼠的代謝紊亂，達到延緩衰老的作用。Gregorio等[59]采用超高效液相色譜結合高分辨質(zhì)譜（UPLC-HR-MS）的方法研究了虎杖提取物白藜蘆醇對健康衰老大鼠的影響。多變量分析結果表明，與對照組相比，給藥組的N-甲基-2-吡啶酮-5-羧酰胺（2PY）和苯乙?；拾彼幔≒AG）的水平顯著較低，這可能與虎杖中的白藜蘆醇的抗氧化作用有關。Zhao等[60]使用質(zhì)子核磁共振（1H NMR）技術手段結合多元數(shù)據(jù)分析，考察使用黃芩乙醇提取物對衰老大鼠干預后血清和肝臟中代謝物的變化。代謝組學結果表明，使用黃芩進行干預后，與衰老相關生物標志物的水平顯著回調(diào)，并通過影響氨基酸代謝，糖代謝和脂質(zhì)代謝起到延緩衰老的作用。由此可見，代謝組學方法有助于揭示衰老的復雜機制，也是探索中藥抗衰老的有用工具。

3 展望

衰老是一個復雜的生理過程，其分子機制是多方位的，所以中藥也從多方面發(fā)揮抗衰老的功效。在中國中藥資源極其豐富的條件基礎下，深入挖掘中藥抗衰老作用的潛能，發(fā)揮中藥巨大的抗衰老優(yōu)勢，為人類合理利用中藥來提高自身免疫水平、延緩衰老提供堅實的理論基礎，為臨床抗衰老中藥的研究提供廣闊的前景。