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Cell重磅綜述:健康的標(biāo)志

來源:泰然健康網(wǎng) 時間:2024年12月02日 06:22
通常以往對健康的定義指沒有疾病。2021年1月來自于西班牙University of Oviedo的Carlos López Otín教授和法國Gustave Roussy研究所的Guido Kroemer教授,在《Cell》上發(fā)表里程碑綜述,對健康標(biāo)志的新定義。從八個核心標(biāo)志和維度詳細(xì)闡述了健康。  

健康的標(biāo)志   介紹  病理學(xué)和病理生理學(xué)通常關(guān)注病原體鑒定和致病機(jī)制,而生物技術(shù)和藥理學(xué)則尋求對疾病的補(bǔ)救措施。故在生物醫(yī)學(xué)研究中,健康通常被定義為沒有疾病狀態(tài)。由于疾病發(fā)生的多樣性,將健康定義為不存在任何類型的疾病狀態(tài)是不切實際的。健康的另一種定義可能伴隨著身體和精神健康的變化,以及可通過特定醫(yī)學(xué)手段檢測的器官正常功能。本文努力對健康再定義,并以闡述其潛在的生物學(xué)“標(biāo)志”。  本文建議“健康標(biāo)志”不僅是機(jī)體活力的指標(biāo),而是“謹(jǐn)慎地”參與其穩(wěn)態(tài)維持。理想健康標(biāo)志的條件:1、與健康狀態(tài)相關(guān);2、標(biāo)志的波動具有極大的致病性;3、對其實驗或醫(yī)學(xué)干預(yù)可有廣泛的健康活動。在此基礎(chǔ)上提出了滿足條件的八個健康標(biāo)志(圖1)。  

圖1:健康的標(biāo)志  

該圖匯集本綜述中提出的八個健康標(biāo)志。分為三類:空間劃分、隨時間推移保持體內(nèi)平衡以及對應(yīng)激的充分反應(yīng)。

標(biāo)志1:屏障完整性

所有生物都須通過選擇性建立屏障保護(hù)自身。如沒有固有屏障確保機(jī)體的完整性,允許屏障建立電生理和化學(xué)梯度,對不同物質(zhì)的滲透和交換,補(bǔ)充代謝通路,發(fā)揮細(xì)胞間或細(xì)胞器間相互作用(圖2 )。

圖2:屏障完整性的破壞和局部波動對健康的影響  (A)在細(xì)胞和生物體水平上屏障改變的結(jié)局  (B)局部波動的抑制機(jī)制及其過度激活的后果  1.1 線粒體膜完整性  線粒體內(nèi)膜須保持接近不可滲透性,以維持氧化磷酸化的電化學(xué)梯度。通過特異性通道、轉(zhuǎn)運蛋白和特殊無膽固醇、含心磷脂的脂質(zhì)雙層,以及通過瞬時線粒體通透性變化,有助于離子和代謝物的運輸,伴隨著活性氧(ROS)產(chǎn)生。線粒體外膜須保留有潛在危險分子,當(dāng)它易位到細(xì)胞溶質(zhì)和細(xì)胞核時會觸發(fā)依賴caspase的細(xì)胞死亡途徑。  線粒體膜通透性(MMP)可以對外膜(MOMP)和內(nèi)膜(MIMP)產(chǎn)生不同的影響,構(gòu)成細(xì)胞凋亡的內(nèi)源性途徑和細(xì)胞壞死的中心調(diào)控事件。BCL2家族(如:BAX)介導(dǎo)細(xì)胞凋亡優(yōu)先與MOMP結(jié)合;壞死與MIMP通透性轉(zhuǎn)換孔道開放相關(guān)。敲除MOMP誘導(dǎo)劑BAX可為中風(fēng)、心臟病發(fā)作小鼠模型提供保護(hù)。敲除MIMP激動劑可降低多器官缺血再灌注損傷的嚴(yán)重程度,減輕草酸鹽引起的急性腎損傷,改善高糖引起的認(rèn)知功能下降、肝脂肪變性、骨質(zhì)疏松癥。  1.2 核膜完整性  與其他細(xì)胞器膜一樣,包含能使分子選擇性的孔道。核膜孔道允許小分子代謝物和蛋白質(zhì)自由擴(kuò)散,同時可轉(zhuǎn)運較大的蛋白質(zhì),促進(jìn)mRNA輸出,并將DNA保留在核內(nèi)。參與轉(zhuǎn)運的核孔損壞與衰老和一些廣譜疾病有關(guān)。核DNA可能會與來自入侵病原體的DNA“混淆”,被胞質(zhì)模式識別受體感知,觸發(fā)cGAS/STING途徑,并激活促炎癥和促衰老途徑   。  1.3 細(xì)胞膜完整性  細(xì)胞膜屏障功能對維持細(xì)胞活力及,避免細(xì)胞內(nèi)容物泄露到胞外產(chǎn)生促炎效應(yīng)十分重要。離子穩(wěn)態(tài)失調(diào),可能由成孔蛋白激活引起細(xì)胞膜被動破裂。如:凋亡成孔蛋白gasderminE被caspase-3激活,促進(jìn)凋亡后壞死。炎癥中caspase激活gasderminD,促進(jìn)細(xì)胞焦亡。  1.4 血腦屏障(BBB)完整性  BBB由神經(jīng)血管單元內(nèi)的多種類型細(xì)胞形成復(fù)雜緊密連接的特殊結(jié)構(gòu)??芍鲃幼柚乖S多親脂性小分子通過BBB被動擴(kuò)散,并將代謝廢物和淀粉樣蛋白從大腦間質(zhì)液中轉(zhuǎn)運到血液中。BBB功能障礙與神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關(guān)。BBB功能障礙可由異常內(nèi)皮細(xì)胞和/或星形膠質(zhì)細(xì)胞信號傳導(dǎo)引起   ,   導(dǎo)致血液來源的神經(jīng)毒性蛋白的局部積聚,以及受遺傳影響的神經(jīng)變性相關(guān)蛋白的清除減少。    1.5 腸道屏障的完整性  腸道屏障由粘液、上皮層和上皮間充質(zhì)屏障組成。在腸道上皮頂端和基底外側(cè)間有選擇性屏障,允許溶質(zhì)在細(xì)胞旁轉(zhuǎn)運。上皮間充質(zhì)屏障在腸道免疫細(xì)胞中起重要作用。聚集在腸道相關(guān)淋巴組織的腸上皮細(xì)胞,有助于抗病原體防御和上皮細(xì)胞修復(fù)。腸道菌群的生態(tài)失調(diào)會損害腸道屏障功能,且與多種疾病密切相關(guān),包括炎癥性腸病、乳糜瀉、I型糖尿病、II型糖尿病和川崎病。膳食成分對腸道微生物十分重要。纖維缺乏膳食的腸道微生物會破壞腸粘液屏障,提高細(xì)菌性結(jié)腸炎的易感性。  1.6 呼吸道屏障完整性  由纖毛細(xì)胞、粘液細(xì)胞和未分化基底細(xì)胞組成的呼吸道粘膜,允許在空氣和血液之間交換O 2和CO 2,同時確保氣道表面有適當(dāng)厚度的液體和成分。急性呼吸窘迫綜合征的主要特征是滲出液增加和肺水清除障,黏液纖毛、抗菌物質(zhì)和細(xì)胞間連接的缺陷,以及局部微生物的變化。  1.7 皮膚完整性  皮膚是人體最大的器官,覆蓋其整個外表面,并發(fā)揮許多對維持健康的功能作用。皮膚構(gòu)成了多層屏障,可防止微生物病原體、物理或化學(xué)損傷和過度失水,調(diào)節(jié)熱量和合成維生素D。皮膚屏障中多種細(xì)菌,通過增強(qiáng)其屏障功能提供健康好處。然而,皮膚微生物也會造成損害并促進(jìn)各種病變。除了起源于皮膚的皮膚病外,衰老和大多數(shù)全身性疾病也會導(dǎo)致皮膚形態(tài)和功能的特征性改變。  標(biāo)志2:抑制局部波動  DNA修復(fù)失敗、表觀遺傳細(xì)胞的丟失和功能障礙的積累,人體不斷受到慢性或明顯的局部波動。此外,病原體入侵,機(jī)械、化學(xué)或物理創(chuàng)傷等因素常引起局部波動并破壞屏障。 為了維持健康狀態(tài),必須限制波動,避免其擴(kuò)散到全身,導(dǎo)致全身性疾病(圖2)。  2.1 屏障愈合  在胞內(nèi),核膜破裂可能會自愈。通過運輸所需的內(nèi)體分選復(fù)合物(ESCRT)的途徑可限制溶酶體損傷和局灶性細(xì)胞膜通透。因此在腎移植中,ESCRT-III復(fù)合物可以通過抑制壞死性凋亡以防止細(xì)胞過度死亡。組織層面,在皮膚上層去除角質(zhì)形成細(xì)胞會觸發(fā)基礎(chǔ)水平的細(xì)胞快速代償性增殖,伴有抗微生物滲出液的滲出。細(xì)胞水平,局部創(chuàng)傷引起的損傷會引發(fā)在填補(bǔ)缺口的快速傷口愈合反應(yīng)。老年人的傷口愈合能力下降,并增加了對慢性和全身并發(fā)癥的易感性。過度的傷口愈合會導(dǎo)致組織纖維化和疤痕組織,這涉及局部過量TGF-β的產(chǎn)生。  2.2 減輕異物影響  異物通常侵入皮膚或粘膜屏障,當(dāng)不能通過吞噬作用清除時,將它們與周圍組織隔絕并限制進(jìn)展。最快速清除機(jī)制之一是細(xì)胞外捕獲網(wǎng),中性粒細(xì)胞和其他免疫細(xì)胞通過釋放DNA和抗菌蛋白構(gòu)建胞外捕獲網(wǎng)??捎糜诰植靠刂撇≡w入侵,但發(fā)生在全身水平,可有致病性。局部血管收縮和血栓不僅有助于止血,還有助于防止入侵病原體傳播和毒素擴(kuò)散。囊泡化是較慢過程,異物被成纖維細(xì)胞和膠原蛋白包圍,通過異物反應(yīng)將其與健康組織隔離。碎片、寄生蟲入侵和腫瘤抑制期間通常會發(fā)生這個過程。  2.3 炎癥的自限性  生理條件,炎癥受空間和時間的限制??臻g限制確保炎癥的局部作用,避免繼發(fā)的全身反應(yīng)。時間限制或消退是消除炎癥的主要原因。炎癥消退避免了久性器官功能障礙和纖維化引起的組織損傷,例如皮膚疤痕組織、肺氣腫和肺纖維化、肝臟纖維化、腎臟腎小球纖維化或大腦中神經(jīng)膠質(zhì)增生。抗炎藥包括阿司匹林和促炎因子抑制劑用于治療慢性炎癥性疾病,可能具有相對健康廣泛的改善作用。  2.4 腫瘤免疫監(jiān)視  免疫監(jiān)視失敗,通常由遺傳和表觀遺傳改變的蓄積引起,最終導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。抑制病原微生物感染的機(jī)制也可適用于依賴IFN、危險相關(guān)分子模式(DAMP)提供信號的抗腫瘤免疫反應(yīng)。通常在腫瘤三級淋巴結(jié)構(gòu)中,免疫抑制可以成功誘導(dǎo)細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞。抑制纖維化包裹有利于腫瘤細(xì)胞增殖并阻止T淋巴細(xì)胞進(jìn)入腫瘤。腫瘤細(xì)胞通過表觀遺傳主動或“隱藏”腫瘤相關(guān)抗原,逃避免疫監(jiān)視。因此,抗腫瘤免疫療法即使早期成功,晚期還是會失敗。  2.5 細(xì)胞衰老和清除  基因毒性物質(zhì)、炎癥因子和代謝信號可誘導(dǎo)細(xì)胞衰老,包括幾乎不可逆的細(xì)胞周期停滯和衰老相關(guān)分泌表型(SASP)的獲得。雖然衰老細(xì)胞在局部損傷后可能具有促進(jìn)傷口愈合和抑制腫瘤的積極作用,但它們在組織和全身水平的積累分別導(dǎo)致器官功能障礙和老化。  標(biāo)志3:周期和更新  在接近完美的空間隔絕下,由于屏障功能的維持與之適當(dāng)調(diào)整的抑制機(jī)制,每個亞細(xì)胞、細(xì)胞和超細(xì)胞單位都會經(jīng)歷由內(nèi)源性損傷或外源性應(yīng)激。為了避免退化,大多細(xì)胞成分和大多類型細(xì)胞必須不斷更新,這意味著它們必須經(jīng)過主動死亡和準(zhǔn)確更新(圖3)。  

圖3:   組織和細(xì)胞中的周期和更新機(jī)制  生物體不同成分的適當(dāng)周期和更新對于維持健康狀態(tài)至關(guān)重要。細(xì)胞的更新受細(xì)胞死亡/胞吞作用/替換的三聯(lián)體調(diào)節(jié),可用于治療  3.1 細(xì)胞死亡?移除和替換  皮膚表面角質(zhì)層細(xì)胞發(fā)生脫屑,由基底層細(xì)胞增殖取代。粘膜表面細(xì)胞可以經(jīng)歷細(xì)胞分化或凋亡過程,并通過相鄰細(xì)胞替換。內(nèi)臟器官的細(xì)胞必須通過吞噬作用清除死亡細(xì)胞,該過程稱為胞吞作用。因此,瀕臨死亡細(xì)胞須發(fā)出“來找我”信號,膜表面的“吃掉我”信號促進(jìn)瀕臨死亡細(xì)胞被吞噬細(xì)胞識別和吞噬,并避免抗炎信號不必要的過度反應(yīng)。腫瘤細(xì)胞傾向于下調(diào)其表面的“吃掉我”信號并上調(diào)“不吃我”信號以逃避吞噬和程序性死亡。細(xì)胞更新的挑戰(zhàn)在于如何精準(zhǔn)匹配細(xì)胞丟失、處置和增殖(圖3)。為了替換死亡細(xì)胞,干細(xì)胞庫必須保持其大小、基因組完整性和表觀遺傳特性,這特征隨著年齡的增長往往會丟失。   3.2 自噬    自噬被認(rèn)為是一種重要的細(xì)胞內(nèi)更新機(jī)制。低水平的自噬是通過敲除特定自噬基因(ATG)聚集包涵體,線粒體向降低氧化效率轉(zhuǎn)化,導(dǎo)致細(xì)胞功能障礙和死亡。肥胖具有潛在營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)激素過多的特點,部分是由于自噬受到抑制,可加速衰老和與年齡相關(guān)疾病的表現(xiàn)。自噬是最重要的細(xì)胞質(zhì)周期調(diào)節(jié)機(jī)制,這解釋了通過基因操作、熱量限制、禁食周期、生酮飲食、抑制胰島素信號通路等延長了模式生物的健康和壽命。事實上,自噬可保護(hù)細(xì)胞免于過早死亡,減少炎癥,并改善抗腫瘤免疫監(jiān)視。  標(biāo)志4:回路整合  生物體的回路整合有利于組織層級內(nèi)部和層級之間的保持整個系統(tǒng)穩(wěn)定性(圖4)。  

圖4:回路和振蕩的集成  生物體健康的維持涉及不同回路之間的串?dāng)_,并與中樞和外周生物節(jié)律波動同步,以及它們的穩(wěn)態(tài)整合水平  4.1 細(xì)胞內(nèi)回路  每個分子、分子復(fù)合物或細(xì)胞器都可以參與多個功能回路。細(xì)胞內(nèi)代謝物可充當(dāng)?shù)诙攀?,通常受其它因素的調(diào)節(jié),每個蛋白質(zhì)都有多種功能?;虻霓D(zhuǎn)錄受表觀遺傳修飾和轉(zhuǎn)錄因子的復(fù)雜相互作用,編碼和非編碼RNA在穩(wěn)定性方面相互影響,從而創(chuàng)建一個細(xì)胞從DNA-RNA-蛋白質(zhì)的調(diào)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。  4.2 由內(nèi)外向的回路和外向內(nèi)的回路  細(xì)胞內(nèi)應(yīng)激可以傳遞到細(xì)胞外空間,以促進(jìn)全身適應(yīng)性反應(yīng),改變細(xì)胞表面的一系列不同的DAMPs。同樣,線粒體應(yīng)激和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激也會傳遞到外部世界。感覺器官中起特殊作用的細(xì)胞,在接收特定的輸入信號,允許產(chǎn)生局部化學(xué)濃度梯度,確保局部和旁分泌作用而不是全身內(nèi)分泌作用。確保以空間限制方式接收外界信號。  4.3 器官功能單位、器官、血管和系統(tǒng)回路  器官由實質(zhì)和支持細(xì)胞組成。接觸和基于細(xì)胞因子的回路促進(jìn)器官的最小功能單位。激素、細(xì)胞因子、生長因子、警報素和免疫球蛋白連接全身不同的器官。多個器官通過這些回路促進(jìn)局部和全身應(yīng)激激素反應(yīng)。  標(biāo)志5節(jié)律性振蕩  時間控制以及時間本身對分子和細(xì)胞調(diào)控至關(guān)重要。晝夜等生理節(jié)律性有助于維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)。研究最多的節(jié)律性振蕩是進(jìn)化上保守的生物鐘。下丘腦視交叉上核從感光視網(wǎng)膜細(xì)胞接收有關(guān)環(huán)境光暗的信息,通過自主神經(jīng)支配和調(diào)節(jié)內(nèi)分泌信號、體溫等系統(tǒng)。晝夜節(jié)律轉(zhuǎn)錄改變影響的穩(wěn)態(tài)機(jī)制,主要集中在線粒體功能、免疫反應(yīng)和微生物群控制。  5.1 線粒體功能  線粒體是多種代謝途徑的核心,與生物鐘表現(xiàn)出密切的關(guān)系   。   參與線粒體分裂和融合的其它蛋白質(zhì)也受晝夜節(jié)律控制。β-氧化和氧化磷酸化分別需要脂肪酸氧化酶和電子轉(zhuǎn)移黃素蛋白的活性,它們也遵循晝夜節(jié)律波動。缺氧誘導(dǎo)因子1α(HIF1α)的表達(dá)是晝夜變化的。幾種參與氧化還原的酶在小鼠肝臟中表現(xiàn)出晝夜節(jié)律活性。與禁食-進(jìn)食周期相關(guān)的線粒體氧化節(jié)律,在休息期間最大限度地產(chǎn)生能量,并通過mTOR途徑調(diào)節(jié)振蕩基因的表達(dá)。   5.2 免疫反應(yīng)、微生物控制  生理條件下,生物節(jié)律性震蕩組成了對驅(qū)動免疫細(xì)胞、對微生物感染的易感性、確定模式識別受體的時間表達(dá)及其信號通路的重要部分,有助于免疫耐受的時間控制,避免免疫可能導(dǎo)致過度的病理性激活反應(yīng)。腸道菌群的組成表現(xiàn)出晝夜變化,并受到機(jī)體晝夜節(jié)律影響。細(xì)菌和機(jī)體間通訊的中斷會導(dǎo)致菌群失調(diào),并導(dǎo)致潰瘍性結(jié)腸炎和代謝紊亂。  標(biāo)志6:穩(wěn)態(tài)恢復(fù)  血液pH值、滲透壓、動脈氧分壓和二氧化碳分壓、血糖等生理指標(biāo)通常保持在相對恒定的水平。這些指標(biāo)的變化,通常會導(dǎo)致慢性疾病。因此,對通過損害控制、適當(dāng)?shù)膽?yīng)激反應(yīng)和不斷重塑來穩(wěn)態(tài)恢復(fù)的能力是維持健康的標(biāo)志。穩(wěn)態(tài)恢復(fù)力涉及遺傳、神經(jīng)、代謝、免疫和微生物組(圖5 )。  

圖5:對應(yīng)激的反應(yīng)  (A)健康不斷受到多種應(yīng)激的威脅  (B)穩(wěn)態(tài)與疾病放大效應(yīng)  (C)激素調(diào)節(jié)  6.1 神經(jīng)、代謝機(jī)制  穩(wěn)態(tài)恢復(fù)力主要由神經(jīng)環(huán)路的適應(yīng)性變化對應(yīng)激的調(diào)節(jié),協(xié)調(diào)對急性或慢性應(yīng)激源的穩(wěn)態(tài)反應(yīng)。交感神經(jīng)腎上腺髓質(zhì)(SAM)和下丘腦-垂體-腎上腺(HPA)軸構(gòu)成了神經(jīng)內(nèi)分泌對應(yīng)激反應(yīng)的主要分支。最終分別產(chǎn)生經(jīng)典的“應(yīng)激激素”兒茶酚胺和糖皮質(zhì)激素(GCs)。GCs的急性作用是保護(hù)性和引發(fā)適應(yīng)性反應(yīng),而長期暴露于高水平GCs會導(dǎo)致許多病理狀況。GCs通過激活糖異生和糖原分解、蛋白水解和脂肪分解來促進(jìn)代謝動員,促進(jìn)從合成代謝到分解代謝反應(yīng)的代謝轉(zhuǎn)換。BDNF等神經(jīng)營養(yǎng)因子與GCs密切協(xié)調(diào),參與穩(wěn)態(tài)恢復(fù)神經(jīng)環(huán)路。血清素參與調(diào)節(jié)情緒的回路,并存在焦慮或抗焦慮作用。多巴胺信號雙向調(diào)節(jié)獎勵和厭惡,有助于消除恐懼。  6.2 免疫系統(tǒng)  長期應(yīng)激會促進(jìn)免疫廣泛變化,許多研究將應(yīng)激脆弱性和情感障礙的發(fā)展聯(lián)系起來,抗炎藥治療可能會引起抗抑郁作用。交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)系統(tǒng)可分別誘導(dǎo)和抑制炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生。重度抑郁癥患者表現(xiàn)出T淋巴細(xì)胞減少。T淋巴細(xì)胞向中樞神經(jīng)系統(tǒng)的募集與穩(wěn)態(tài)恢復(fù)呈正相關(guān)。  6.3 腸道菌群  腸道菌群通過產(chǎn)生生物活性代謝物,對于維持機(jī)體免疫系統(tǒng)穩(wěn)定性和認(rèn)知/情緒穩(wěn)態(tài)十分重要,從而提出“菌群-腸-腦軸”概念。腸道菌群因人而異,健康菌群的恢復(fù)力可防止各種與菌群失調(diào)相關(guān)的病癥,如炎癥性腸病、代謝綜合征、心血管功能障礙、抑郁癥、哮喘、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、結(jié)腸腫瘤和自閉癥譜系障礙??诜嫔赡軙黾幽c道菌群的恢復(fù)能力,盡管是臨床上可獲得的藥物,但尚無明確證據(jù)支持對人類健康有益。  標(biāo)志7   :   毒物興奮效應(yīng)調(diào)節(jié)    毒物興奮效應(yīng),指的是暴露于低劑量毒素可引起保護(hù)反應(yīng),以免在暴露于較高劑量的同種毒素時遭受損傷,同時增加生物可塑性(圖5)。輕微和短暫的線粒體應(yīng)激在細(xì)胞、組織或生物體中是有益的。如在運動、熱量限制和間歇性禁食后,產(chǎn)生低水平的線粒體ROS(mtROS)。在缺血-再灌注模型中起強(qiáng)保護(hù)作用。  7.1 健康跨度和壽命  健康跨度是指機(jī)體在適當(dāng)?shù)娘嬍澈蜕眢w活動下,處于合理健康狀態(tài)的時間長度?;诩に氐母深A(yù)措施提供了適度且顯著的保護(hù),防止腦血管意外、心肌梗塞和神經(jīng)變性。涉及機(jī)制可能是代謝途徑、神經(jīng)環(huán)路、內(nèi)分泌和免疫反應(yīng)的長距離細(xì)胞間通訊系統(tǒng)   。   干細(xì)胞對低劑量的電離輻射、缺氧和化合物表現(xiàn)出興奮反應(yīng),有助于提高它們在修復(fù)心血管或神經(jīng)損傷方面的治療潛力。低劑量的化學(xué)致腫瘤物可以防止暴露于更高劑量引起的基因毒性和細(xì)胞毒性損傷。昆蟲和小鼠實驗?zāi)P捅砻?,長期低暴露于電離輻射   可延長壽命。   老年生物對刺激反應(yīng)經(jīng)常減弱。老年糖尿病患者對持續(xù)性有機(jī)污染物的反應(yīng)遲鈍。   這與低劑量毒物預(yù)處理隨時間衰減的觀點一致。但毒物興奮效應(yīng)在人類病理生理學(xué)中的應(yīng)用仍存在嚴(yán)重的局限性。  標(biāo)志8:修復(fù)和再生  機(jī)體健康不斷受到多種內(nèi)源和外源性損傷的威脅,面對各種損傷,機(jī)體必須修復(fù)。細(xì)胞已經(jīng)形成了復(fù)雜的信號網(wǎng)絡(luò),可對損害做出反應(yīng)(圖5)。  8.1 DNA損傷、修復(fù)和蛋白質(zhì)損傷及蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)  DNA的完整性和穩(wěn)定性受不同類型的傷害性刺激損傷,并導(dǎo)致DNA損傷的多樣性,包括點突變、插入和缺失、易位、染色體非整倍性、端??s短和DNA-蛋白質(zhì)交聯(lián)等。這些損傷通常與衰老加速和腫瘤有關(guān),并有助于維持體內(nèi)平衡。免疫效應(yīng)因子通過上調(diào)細(xì)胞膜上的MHC I類分子的表達(dá),參與消除DNA損傷的細(xì)胞,從而促進(jìn)它們被細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞破壞。損傷的DNA參與cGAS/STING途徑并刺激可能促進(jìn)局部組織穩(wěn)態(tài),這有利于去除受損細(xì)胞。  損傷蛋白質(zhì)異常聚集通常發(fā)生在神經(jīng)退行性疾病及其它與年齡相關(guān)的疾病。因此,需確保蛋白質(zhì)合成、折疊、修飾、轉(zhuǎn)運、定位、濃度和更新處于最佳狀態(tài)。蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)涉及確保錯誤折疊的蛋白質(zhì)的重新折疊和穩(wěn)定性,其由大量細(xì)胞溶質(zhì)和細(xì)胞器特異性分子伴侶決定。蛋白質(zhì)質(zhì)控的蛋白水解系統(tǒng)是泛素-蛋白酶體系統(tǒng)和自噬-溶酶體系統(tǒng)。  8.2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和溶酶體損傷  大多數(shù)分泌蛋白或膜蛋白經(jīng)核糖體合成后入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER),折疊和組裝。蛋白質(zhì)折疊和組裝的效率是基于PERK、ATF6和IRE1感受器功能,它們評估ER腔中的蛋白質(zhì)組并激活靶基因轉(zhuǎn)錄。最終使進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)流量減少,蛋白質(zhì)折疊能力增加。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)對健康有重大影響。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)的缺乏或飽和不僅會損害蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài),還會引發(fā)過度的細(xì)胞死亡和炎癥反應(yīng),導(dǎo)致代謝紊亂和加速衰老。溶酶體膜透化(LMP)和晚期的完全破裂代表嚴(yán)重的細(xì)胞應(yīng)激條件,LMP引發(fā)溶酶體損傷反應(yīng)(ELDR)的防御和修復(fù)機(jī)制,在退行性疾病、微生物感染和腫瘤進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。  8.3 組織水平再生  嚙齒動物和人類中的干細(xì)胞具有修復(fù)受損組織并促進(jìn)補(bǔ)償性反應(yīng)的能力。干細(xì)胞甚至存在于成人大腦。神經(jīng)干細(xì)胞可以自我更新并分化出神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。除了可再生肝臟的肝小葉,組織特異性干細(xì)胞不能再生整個器官。此外,干細(xì)胞修復(fù)或恢復(fù)成年組織的能力隨著年齡的增長而下降。  

“論腫道麻”述評

真核細(xì)胞的一個顯著特征就是高度發(fā)達(dá)的膜性結(jié)構(gòu)。細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)將細(xì)胞劃分為若干相對獨立的功能區(qū)域,如細(xì)胞核、線粒體和溶酶體等等。作者認(rèn)為完整的區(qū)域劃分包括兩個部分,一個是亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性得到很好的維持;第二個是部分亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)即使發(fā)生故障也被限定在局部范圍內(nèi)。當(dāng)然,僅僅有完整的區(qū)域劃分還不足以維持健康,在漫長的生命活動中,來自機(jī)體內(nèi)部的損傷也需要得到有效的清除或者修復(fù)來維持良好的穩(wěn)態(tài)。一是及時清理細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的廢物,主要通過泛素-蛋白酶體途徑和細(xì)胞自噬途徑等細(xì)胞內(nèi)降解途徑將錯誤折疊的蛋白和受損的細(xì)胞器清除干凈。二是快速有效地信號整合,細(xì)胞內(nèi)部、細(xì)胞與細(xì)胞之間,器官內(nèi)部,器官與器官之間都需要進(jìn)行有效地整合信息,這樣才能更好地應(yīng)對細(xì)胞內(nèi)外的各種應(yīng)激壓力。如病原菌入侵時,細(xì)胞既需要通過天然免疫盡量抑制病原菌的增殖,也需要將病原菌入侵的信號盡快地傳遞給機(jī)體的免疫細(xì)胞,啟動強(qiáng)大的后天免疫。三是正常的節(jié)律,除了人類的作息收到節(jié)律的調(diào)控,細(xì)胞、組織和器官的功能也受到生物節(jié)律的調(diào)控,節(jié)律的紊亂則是一系列機(jī)體功能紊亂的誘導(dǎo)因素。不僅機(jī)體內(nèi)部快速地進(jìn)行著新陳代謝,機(jī)體所處的外部環(huán)境也變化莫測。作者認(rèn)為有效地應(yīng)對內(nèi)外應(yīng)激壓力也是維持機(jī)體健康的重要手段。應(yīng)對方案,一是穩(wěn)態(tài)彈性,二是穩(wěn)態(tài)調(diào)控,三是修復(fù)和再生。作者認(rèn)為,健康的定義不應(yīng)該只是沒有疾病這么一個籠統(tǒng)的模糊的被動概念,而且需要可量化的指標(biāo)予以直接描述,這樣不僅可以準(zhǔn)確地概況某個個體的健康狀態(tài),而且會對個體化治療提供全新的思路。

編譯:南克,述評:翁梅琳  審核:張軍,繆長虹  

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