分子氢和抗衰老学习笔记之三

抗衰老变老

衰老、自由基和细胞应激。有氧代谢产生的自由基和活性氧在信号转导中发挥重要作用，但也会对生物系统造成损害。众所周知，这些自由基和活性氧在许多人类疾病中发挥作用，并参与过早衰老。

氢处理可防止氧化损伤引起的细胞死亡和衰老。氢作为抗氧化剂有潜在的预防和治疗应用。然而，水中氢的微观和宏观粒子随着时间的推移很容易消失。为了消除与老化过程相关的活性氧物种（活性氧），我们使用了含有纳米氢的功能水。纳米氢粒子不容易消失，长时间后会在水下坍塌。我们使用从C57BL/6小鼠12.5天胚胎中分离的小鼠胚胎成纤维细胞。我们研究了水中纳米颗粒氢抑制羟基脲诱导的活性氧生成、细胞毒性和β-半乳糖苷酶（衰老指标）的积累以及促进细胞增殖的能力。每天用氢-水处理细胞，可以抑制细胞质中β-半乳糖苷酶的积累和异常细胞核的出现。当羟基脲诱导的氧化应激加速老化过程时，氢-水的作用更为显著。因此，本研究显示了氢水的抗氧化和抗衰老作用。纳米氢-水是一种潜在的有效抗衰老剂。

Han AL, Park SH, and Park MS. Hydrogen Treatment Protects against Cell Death and Senescence Induced by Oxidative Damage. J Microbiol Biotechnol. 2017 Feb 28;27(2):365-371.

氢保护听觉毛细胞免受自由基的伤害

由于老化、噪音创伤或耳毒性药物，活性氧（活性氧）在听觉毛细胞的退化中起作用。氢化是生物中的一种基本还原/脱氧化反应。因此，本研究检测了氢保护听觉毛细胞免受活性氧诱导损伤的潜力。为了产生活性氧，我们将抗霉素A应用于听觉上皮的外植体培养，并检查了氢对毛细胞抗活性氧的保护作用。与氢饱和培养基孵育显著减少了听觉上皮中的活性氧生成和随后的脂质过氧化，从而提高了毛细胞的存活率。这些发现显示了氢保护听觉毛细胞免受活性氧诱导的损伤的潜力。

Kikkawa YS, Nakagawa T, Horie RT, and Ito J. Hydrogen protects auditory hair cells from free radicals. Neuroreport. 2009;20:689–94.

氧化应激与衰老中的血管炎症

血管老化是老年人心血管疾病和健康状况的决定因素，现在被视为可调整的风险因素。内皮血管舒张功能受损是动脉老化的早期标志，先于血管功能障碍的临床表现，是心血管疾病的第一步，并影响老年人的血管结局。因此，内皮功能的保存被认为是健康衰老的一个重要决定因素。特别关注衰老对内皮功能的影响，本文综述了与衰老相关的内皮功能障碍的两种主要机制：氧化应激和炎症。老化的血管系统会产生过量的活性氧（活性氧）、超氧物和过氧化氢，这会损害一氧化氮（NO）的血管舒张活性，并促进有害自由基过氧亚硝酸盐的形成。活性氧的主要来源是线粒体呼吸链和NADPH氧化酶，尽管NOS解偶联也可以解释活性氧的产生。此外，红系-2相关因子-2（Nrf2）介导的抗氧化反应降低和线粒体锰超氧化物歧化酶（SOD2）的下调有助于老年血管慢性氧化应激的建立。这伴随着参与内皮血管舒张缺陷的慢性低度炎症表型。氧化还原敏感转录因子核因子-κB（NF-κB）在老年受试者的血管细胞中上调，并驱动促炎性转变，反馈氧化应激。这种慢性NF-κB激活是由血管紧张素II信号转导增加和sirtuins下调引起的，并阻止了对急性活性氧生成的充分细胞反应。旨在恢复内源性抗氧化能力和细胞应激反应而不是外源性抗氧化剂的干预措施可以逆转血管老化中的氧化应激-炎症恶性循环。生活方式态度，如热量限制和运动训练，似乎是克服有缺陷的抗氧化反应和炎症的有效方法，有利于成功的血管老化和降低心血管疾病的风险。

El Assar M, Angulo J, and Rodriguez-Manas L. Oxidative stress and vascular inflammation in aging. Free Radic Biol Med. 2013;65:380–401.

许多理论试图解释不同物种的衰老过程。根据珍珠的<<存活率>>理论，哈曼在50年前提出，氧化剂的积累可以解释随着年龄的增长身体和认知功能的改变。氧代谢导致活性物质，包括自由基，这些自由基倾向于氧化周围的分子，如DNA、蛋白质和脂质。因此，细胞和组织的各种功能都可能发生改变，导致DNA不稳定、蛋白质变性和脂质副产物的积累。氧化应激是一种适应性过程，在氧化剂累积时触发，包括诱导保护和生存功能。实验证据表明，衰老的机体处于氧化应激状态，这支持自由基理论。已经提出了许多其他理论；其中一些事实上与自由基理论相符。热量限制是许多物种延长寿命的最佳模式之一。虽然热量限制和校正代谢率之间的关系存在争议，但线粒体产生活性氧的减少似乎得到了实验支持。活性氧和线粒体衰老理论似乎是一致的。寿命延长的遗传模型，特别是那些影响Foxo途径的模型，通常伴随着对氧化损伤的抵抗力增加。自由基理论与涉及端粒长度的细胞分裂依赖性减少的程序性衰老理论不一致；然而，氧化剂可以改变端粒结构。关于氧化应激在衰老中的作用的一个有吸引力的观点是折衷原则，该原则指出，表型特征可以在进化上保持，因为它对发育、生长或生育有积极影响，尽管它对身体功能和衰老有负面影响。大多数包括适应性和毒性功能的细胞应激可能遵循这样的规则。

Barouki R. Ageing free radicals and cellular stress. Med Sci (Paris) 2006;22:266-272.