目前常见的延长人类寿命的策略，主要是通过调控代谢层面的途径，包括：（1）降低新陈代谢率，如抑制TOR信号通路、胰岛素信号通路，提高SIRTs、热量限制等等。这类方案对于低等动物能够延长一至数倍寿命，但对于人类不怎么有效，原因是人类是属于恒温动物，新陈代谢率不足时无法保持恒温，这时会通过反馈增加新陈代谢率以提高产热率来维持恒定的体温。而且降低新陈代谢延寿方法副作用很大，例如表现行动缓慢，整天昏昏沉沉，伤口愈合困难，免疫力下降，这样对老年期反而会增加死亡率。（2）提高新陈代谢率，如甲状腺激素、生长激素、各种NAD+前体等等。这类方案对低等动物和人类的延长寿命效果都不理想，甚至会缩短寿命。例如，小鼠从幼年期开始使用生长激素或甲状腺激素都会缩短寿命。能有效升高血液中NAD+浓度的烟酸，有报道对人类只能延寿11％[1]，有的报道反而会缩短寿命10％[2]。也有报道小鼠喂NAD+前体烟酰胺核苷（NR）只能延长雄性小鼠寿命10%左右，对䧳性小鼠似乎没能延长寿命，而且是老年期开始喂的[3]。因为从幼年期开始喂，可能没有延长寿命甚至有缩短寿命的作用。
为什么降低新陈代谢率的延寿途径对动物幼年期有效，而对老年期反而会增加死亡率？原因是老年期新陈代谢率已经下降了，再降低新陈代谢，等于雪上加霜，就像让弱不禁风的火苗更容易熄灭是一样的道理。相反，提高新陈代谢率的延寿策略对幼年期动物会加速发育与衰老，缩短寿命，但对老年期有一定效果，因为对新陈代谢率已下降的动物的老年期，有提高新陈代谢率作用，相当给微弱的火苗助燃，因此更能抵抗逆境，不易熄灭。
降低新陈代谢率延长寿命的根本原因，就是通过降低端粒DNA和核糖体DNA等重复DNA的丢失速度来实现的[4]。例如，限制热量能提高SIRTs，而SIRTs能与端粒DNA和核糖体DNA紧密结合，因此能使端粒DNA和核糖体DNA能够保持一定的稳定性[ 5-6 ]，从而减少不稳定的多拷贝的端粒DNA和核糖体DNA的拷贝的丢失。反之，促进新陈代谢率等于加速端粒等重复DNA的丢失，因为新陈代谢过程需要合成并消耗蛋白质，而合成蛋白质过程需要先合成rRNA，但让端粒DNA和核糖体DNA高速转录会使本来不稳定的这些串连重复DNA变得更不稳定，从而加速了端粒和核糖体DNA的重复序列的丢失。
但是，事物总有个度，过度增加SIRTs会导致端粒DNA和核糖体DNA过于稳定而无法转录和复制，影响新陈代谢和细胞增殖。而过度降低SIRTs虽然会加快新陈代谢和细胞分裂，但也会使端粒DNA和核糖体DNA变得更加不稳定，从而加速了端粒DNA和核糖体DNA的丢失。例如，SIRT6缺失会促进造血干细胞分裂，加速衰老（(Wang 等人，2016)）。因此，注定通过调控代谢层面的延寿策略具有很大的局限性。
下面列出几项关于通过调控代谢层面延长寿命的弊端：
一项发表在《自然·衰老》杂志上的研究发现[7]，限制饮食中的亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸这三种必需支链氨基酸（BCAA）即可延长健康小鼠寿命30%！不过这么好的效果需要从小就开始养成习惯，而且仅在雄性身上体现，对雌性小鼠来说，如果从中年开始限制BCAA，反而会导致早死。BCAA氨基酸也是mTORC的激动剂。限制饮食中的BCAA即可延长健康雄性小鼠寿命30%！但对雌性小鼠来说，BCAA限制饮食甚至成为催命符，早死的风险是对照组雌性小鼠的三倍多。同时从中年从小鼠23个月开始进行BCAA限制，虽然身体稍微变得强壮了一些，代谢也有所好转，但寿命并没有变得更长。BCAA对两性寿命影响的差别应该与代谢强度有关，雄性代谢率高于䧳性。降低代谢率能够延长寿命，但过度降低代谢率也会增加死亡率。由于BCAA都能够激活mTOR，而抑制mTOR能降低代谢率。因此，降低BCAA会让本来代谢率不高的䧳性代谢率变得更低，所以增加了死亡率。
2014年，发表在《Nature》上的一项研究中，加州大学洛杉矶分校的科学家指出α-酮戊二酸（AKG）能够抑制线粒体的ATP合成效率，进而降低mTOR信号通路的活性。该研究显示，AKG能够使秀丽隐杆线虫的寿命延长50%以上。此前已有研究表明，随着年龄增长，血浆中AKG的水平会下降10倍。禁食和运动已经显示出可以促进长寿，增加AKG的产生。笔者觉得也许增加老年期动物的AKG会增加死亡率。
二甲双胍和雷帕霉素也能抑制mTOR，对老年动物也能增加死亡率，也是因为老年动物代谢率已降低了很多，再抑制mTOR等于雪上加霜，所以抑制mTOR能延长年轻动物寿命，也能增加老年动物死亡率。例如，《自然·代谢》杂志发表了一篇来自德国科研团队的论文[8]，研究者们发现，机体对二甲双胍的反应竟然“因年龄而异”，与在年轻线虫中起到的抗衰老作用相反，在年老的线虫中，二甲双胍会加剧衰老相关的线粒体功能障碍，导致寿命缩短。二甲双胍对线粒体ATP合成能力的抑制，既能让过分热情的年轻线粒体冷静下来，从而减缓衰老，也能反过来，使功能本就开始衰退的老年线粒体雪上加霜，最终导致死亡。如果再用Sirt1激活剂（SRT1720）来抵消二甲双胍的这种负面效果，还进一步的缩短了这些小鼠近35%的最大寿命。相关的反应在人类细胞中也有观察到。
那么，为什么二甲双胍加Sirt1激活剂会导致寿命进一步缩短掉？笔者认为可能是Sirt1能够沉默端粒DNA和核糖体DNA的转录，特别是核糖体DNA的转录受到抑制则会降低新陈代谢率。
《自然·通讯》杂志的一篇报道，雷帕霉素会增加衰老小鼠的死亡率[9]。一项由美国康奈尔大学主导的研究为我们敲响了警钟[10]：过低的mTOR活性将会引发造血系统衰老。研究起始于一组令人意外的实验数据，24个月大的老年小鼠在接受了为期两周的低剂量雷帕霉素摄入后（14ppm，即百万分之14的浓度），体内的白细胞和血小板计数开始显著降低，造血干细胞和祖细胞（HSPCs）功能也被严重扰乱。
题为《Science 子刊：逆转衰老「新武器]，脐带间充质干细胞外囊泡》的文章说的是脐带间充质干细胞外囊泡中的一些物质能够逆转细胞的衰老[11]。而东京大学的岩间厚志教授发现，将衰老的造血干细胞植入年轻的骨髓中，年轻的骨髓虽然能够将干细胞的整个转录组和基因表达状态逆转回年轻状态，但这种“返老还童”其实只是一种假象，他们发现，这些干细胞的DNA甲基化模式并没有发生任何改变，他们的再生能力以及对损伤的修复功能依然停留在了衰老的状态。这一颠覆性的发现以题为Limited rejuvenation of aged hematopoietic stem cells in young bone marrow niche发表在著名科研期刊《Journal of Experimental Medicine》2021年刊上[12]。也有发现造血干细胞植入胚胎也能看起来返老还童。
其实，年轻的骨骼中就含有年轻的间充质干细胞，但是，骨髓组织照样会随着时间的推移而逐渐衰老掉，说明年轻的间充质干细胞的外囊泡中的一些物质没有真正的逆衰老作用。所谓的外泌体外囊泡逆衰老只是推动了细胞周期，然而，过频的细胞周期会加速端粒等重复DNA的耗竭。因此，有些抗衰老药虽然表面上是有抗衰作用，但实际上是对寿命的提前透支，例如，《自然》杂志 2010年08月发表的文章说，给小鼠注射生长激素增抗衰老，会增加间充质干细胞的数目和导致造血干细胞数目双倍增长。然而，老鼠的生长激素受体基因敲除实验显示，其寿命可延长2/3。所以说没有小鼠寿命对照实验都不可信。
已经发现过度清除衰老细胞会加速成体干细胞的衰老，导致肺部组织纤维化。原因是组织中的衰老细胞被清除后，会诱导组织附近的成体干细胞增殖并分化成相应的组织细胞来填补上去，而细胞的增殖过程就会导致端粒等重复DNA的丢失。
顶级科研刊物《Science》发行了一期特刊，对耗时近10年的超大型研究计划“基因型-组织表达（GTEx）”进行了专题报道[13]，衰老对人体最直接的影响之一，就是引发海量基因的表达变化，而这次的研究指出，在这些衰老引起的基因表达变化中，有近千种是通过端粒长度进行介导的。有关端粒长度介导基因表达理论早已提出[14-15]，端粒相当于驱动基因程序运作的时序驱动器或基因选择性表达的索引装置，因为要实现基因的程序化表达，就需要一个时序驱动器来驱动基因按照时间顺序进行表达，和计算机硬盘、软盘或光盘都需要一个驱动器的原理是一样的。基因组相当数据库，染色体上端粒和rDNA相当数据库的索引，不同长度的端粒和不同拷贝数的rDNA就会有不同的基因表达谱。因此，随着端粒DNA和rDNA的拷贝数不断因增龄而减少，就可驱动基因群进行程序化表达[4]。
已有报道，端粒酶基因的病毒载体转染的成体干细胞，已经能让细胞分裂超过100次，似乎使细胞实现了永生化。是不是说明了端粒就是决定细胞衰老的全因？笔者认为不是，因为约翰·拉穆纳斯等[16]将hTERT modRNA递送到人的成纤细胞和成肌细胞瞬间延伸端粒，即使多次延伸端粒，细胞倍增次数最多只能分别增加约28次和3.4次。说明导致细胞衰老的原因除了端粒，还有其他因素[4]。
那么，端粒酶基因的病毒载体转染的成体干细胞，为何能让细胞分裂超过100次？细胞衰老的端粒DNA和核糖体DNA共调控学假说[4]认为，决定细胞衰老的因素，是由端粒DNA和核糖体DNA的总拷贝数决定的，而端粒超长的细胞，端粒DNA的拷贝数较多，弥补了核糖体DNA拷贝数的不足，因此细胞照样能够永生化。
那么，向衰老的组织移植了核糖体DNA拷贝数不足的超长端粒的成体干细胞，能否让衰老的组织恢复青春活力？笔者认为行不通，原因包括：（1）在年轻人的成体干细胞，端粒长度才7-8kb，而且只要7-8kb就能保持细胞的年轻态。而病毒延长的端粒长度超过10kb才能让细胞保持年轻态，如果让端粒长度回复到7-8kb，细胞可能已经很衰老了无法增殖了。（2）离开了端粒酶的持续作用，端粒太长的细胞，端粒会很快被端粒修剪机制修剪掉，使细胞迅速衰老。（3）核糖体DNA拷贝数不足的超长端粒的成体干细胞，与核糖体DNA拷贝数和端粒DNA拷贝数恰到好处的成体干细胞相比，基因表达谱可能不一样。(4)年轻的个体只能匹配端粒长度相应的年轻的成体干细胞，而核糖体DNA拷贝数不足的超长端粒的成体干细胞，由于端粒超长而无法匹配。
综上所述，通过调控代谢层面的延寿途径，不但效果差，而且副作用大，唯有通过调控DNA层面的延寿途径，让细胞突破海夫利克极限，才能实现逆转衰老，青春永驻。而其它的什么抗衰老基因、抗衰老小分子、稳定端粒、清除衰老细胞、换血等等抗衰老都是浪费时间与金钱，花钱吃力不讨好。-原创：黄必录
【参考文献】
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[3] Hongbo Zhang, Dongryeol Ryu, Yibo Wu,et al.NAD+ repletion improves mitochondrial and stem cell function and enhances life span in mice.Science，2016,352（6292）：1436-1443. DOI:10.1126/science.aaf2693
[4] 黄必录.细胞衰老的端粒DNA和核糖体DNA共调控假说[J]. 医学争鸣，2021，12（2）：15–21.
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[8] https://www.nature.com/articles/s42255-020-00307-1
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[10] Ramalingam, Pradeep, et al. “Endothelial MTOR Maintains Hematopoiesis during Aging.” Journal of Experimental Medicine, vol. 217, no. 6, 2020, doi:10.1084/jem.20191212.
[11] Lei Q, et al. Extracellular vesicles deposit PCNA to rejuvenate aged bone marrow–derived mesenchymal stem cells and slow age-related degeneration. Science Translational Medicine. 2021 Jan 27; 13(578): eaaz8697.
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[12] https://rupress.org/jem/article-abstract/218/3/e20192283/211561/Limited-rejuvenation-of-aged-hematopoietic-stem?redirectedFrom=fulltext
[13] Kathryn Demanelis et al. Determinants of telomere length across human tissues. Science, 2020, doi:10.1126/science.aaz6876.
[14] 黄必录. 衰老的生命周期程序驱动学说[J]. 中国老年病杂志, 2011, 8(3):167–185.
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[16] 约翰·拉穆纳斯,爱德华·雅库博夫, 海伦·M·布劳, 等. 与端粒延伸相关的化合物、组合物、方法和试剂盒:美国,201480021010.1, 2015[P]. 2015-12-16.
