三岁的山姆喜欢用手触摸海星，当他谈论行星时，你就别想转移话题。但山姆并非普通的幼儿。他几乎秃顶，七颗牙齿排列不齐，而且比同龄人矮小。到目前为止，这些是他患有早衰症（Hutchinson-Gilford syndrome）的唯一线索，这是一种罕见的遗传疾病，模拟了衰老的某些方面。
没有人可以预测山姆的疾病将如何发展，但患有早衰症的儿童通常会患上关节炎并生长缓慢。他们的皮肤变薄，出现老年斑和明显的静脉。大多数人会患上严重的动脉粥样硬化，这会阻碍血液流向大脑和其他器官。大约 50% 的患病儿童在十几岁初死于心脏病或中风。
当山姆的母亲不和他谈论尼尔·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林时，她就在实验室里寻找她儿子疾病的生化基础。莱斯利·B·戈登对早衰症的研究——以及对其他相关疾病的研究——可能具有深远的影响，远不止是找到一种罕见疾病的治疗方法。它也可能为正常的人类衰老过程提供线索，并深入了解老年人常见的疾病，例如动脉粥样硬化，这可能为延长寿命的治疗方法开辟新的研究途径。
关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
早衰症是几种人类早衰症之一；“早衰症”意味着过早衰老。关于这种疾病知之甚少，而且这种情况极其罕见——自 1886 年首次描述以来，仅记录了约 100 例病例。尽管这种疾病似乎是由基因缺陷引起的，但它并不在家族中遗传，这表明突变发生在卵细胞或精子细胞中随机发生，或在受精后的某个时间点发生。由于研究人员无法通过亲属追踪该基因，因此这种疾病不适合传统的基因搜寻方法。
因此，戈登是塔夫茨大学医学院解剖学和细胞生物学系的副研究员，她正在采取不同的策略。她专注于早衰症患者和健康儿童之间一个持续存在的差异：患病儿童的尿液中一种特定的化合物——透明质酸 (HA) 的水平要高得多。戈登说，HA 对于生命是必需的，因为它有助于将组织粘合在一起，但过多的 HA 可能不是一件好事。患有另一种早衰症——韦尔纳综合征的人，HA 水平也很高，而且老年人 HA 的浓度也会逐渐升高。
证据的涓涓细流
死于心脏病的人的血管中积聚的斑块中充满了 HA。“无论是原因还是结果，没有人真正知道，”戈登说。“这些孩子全身都有这些斑块，这在导致心脏病发作和中风方面起着重要作用。”
HA 有助于心脏病的观点并不新鲜，但该领域的工作最近因新的分析工具而得到促进。在这个相对未开发的领域，戈登正试图追随证据的涓涓细流，找到其源头。她想找出疾病是否会随着 HA 水平的升高而变得更加严重，并确定该化学物质是否确实会促进斑块形成。如果这种联系得到证实，它可能会导致通过降低 HA 水平来对抗早衰症和心血管疾病的疗法。“任何帮助这些孩子的治疗方法都非常有可能帮助数百万患有心血管疾病以及可能与其他衰老相关问题的人，”她说。
在另一种典型的早衰疾病——韦尔纳综合征 (WS) 中，症状要到青春期或成年早期才会开始出现。在这种综合征中，头发变稀疏并变白，皮肤起皱纹，肌肉萎缩。患有这种疾病的人会患上白内障、糖尿病、心脏病和其他通常要到老年才会发生的疾病。
虽然患有早衰症和 WS 的人看起来很老，并且与老年患者有许多相同的疾病，但生理变化仅部分与人们通常的衰老方式重叠。例如，WS 患者癌症的发病率很高，但“它们包括罕见的、奇怪的癌症，您不太常见到，”华盛顿大学的乔治·M·马丁说。
尽管如此，纽约州史泰登岛发育障碍基础研究所的 W·泰德·布朗说，这些疾病可以提供一些有趣的见解。“一个基因的突变可以产生一系列与衰老非常相似的影响。这意味着相对较少的基因可能控制着衰老。”
几年前，科学家们追踪到了导致 WS 的基因。在其健康形式中，该基因编码一种解旋 DNA 的蛋白质，大概是为了让其他操纵 DNA 的蛋白质能够蠕动到链之间以完成它们的工作。目前尚无人确切知道这种基因的缺陷版本（会导致蛋白质缺陷）如何导致 WS。但是，许多想法都在流传。在试管实验中，WS 细胞比正常细胞更容易受到对 DNA 有毒的化合物的伤害。这些结果表明，异常的 WS 蛋白质可能无法修复受损的 DNA。
这只是其中一种想法。对一种类似于 WS 蛋白质的酵母蛋白质的研究表明，它会以其他方式破坏 DNA 的完整性。酵母基因中编码这种蛋白质的突变会缩短寿命。在携带改变后的基因的细胞中，DNA 在环成环后被切断，并且末端粘在一起。由此产生的 DNA 环会导致细胞最终死亡。没有人检测到 WS 患者或老年人的细胞中存在类似的 DNA 环。然而，一些研究人员推测，正常的 WS 蛋白质会抑制人类体内异常 DNA 结构的形成，而当该基因发生突变时，这个过程可能会出错。
对 WS 的研究已经促使研究人员开始思考观察人类衰老常见疾病的新方法。即使人们没有患上完全形式的疾病，WS 基因中细微但常见的变异造成的 DNA 损伤也可能使人们易患血管疾病、白内障和糖尿病。
当然，研究人类的最大局限性在于，你无法像操纵实验动物那样操纵人类。现在出现了一种突变小鼠品系，它们在幼年时就患上了许多老年人常见的疾病。负责小鼠基因缺陷的基因名为klotho，以希腊神话中纺织生命之线的女神克洛托命名，它加速了动脉粥样硬化和骨质疏松症等疾病的发生。
研究人员已经从小鼠和人类中分离出了 klotho 基因。人类 klotho 基因位于染色体的一个区域，该区域没有已知的遗传疾病。由于缺陷 klotho 基因的小鼠表现出早衰的某些方面，因此该基因可能类似于早衰症基因，例如导致早衰症和韦尔纳综合征的基因。klotho 甚至可能是尚未被发现的早衰症的潜在基因。“看看早衰症患者是否在 klotho 基因中存在突变会很有趣，”德克萨斯大学西南医学中心达拉斯分校的黑尾真琴说。
抗衰老激素
基于对 klotho DNA 的分析以及小鼠表现出的症状，黑尾推测突变基因编码一种异常蛋白质，该蛋白质在血液中循环并触发不同组织中与年龄相关的过程——可能是血管中斑块的积聚。如果是这样，正常版本的蛋白质可能会起到相反的作用——充当黑尾所说的“抗衰老激素”。黑尾说，这种血源性因子可能至少使某些组织保持健康的想法是哺乳动物衰老的一个新概念。他正试图确定 klotho 蛋白质在组织中相互作用的分子，并弄清楚缺陷 klotho 细胞与正常细胞的行为有何不同。
当 klotho 或导致 WS 的基因等健康版本的基因出现问题时，它们会加速生物体的死亡。研究这些突变和疾病很可能有助于深入了解老年人的特定疾病和状况。但是，它们可能不会为围绕衰老研究的最重要问题之一提供太多启示——也就是说，科学家如何才能超越仅仅对抗老年疾病，找到将寿命延长到目前约 120 年的最高限度以外的方法。
为了更进一步，研究人员已经开始研究某些蛋白质的过量产生如何延长微生物、苍蝇和哺乳动物的寿命。在酵母菌中，过量的名为 Sir2 的蛋白质可以延长寿命，增加生物体可以复制的次数。相反，携带 Sir2 缺陷的酵母菌的寿命会缩短。
酵母 Sir2 使大段基因保持关闭状态。麻省理工学院的伦纳德·P·瓜伦特认为，也许随着生物体的衰老，它们会失去有效沉默基因的能力。在这种情况下，特定基因的激活将刺激生理变化，从而导致衰老。哺乳动物也携带一种类似于 Sir2 的蛋白质，它的功能可能与酵母菌中的蛋白质类似。美国国立卫生研究院的布鲁斯·M·霍华德说，添加到证据中，小鼠的结果表明，沉默的丧失可能会促进小鼠的衰老。其他基因在过量产生时也会增加寿命。在果蝇中，过量产生中和氧化剂（有害的含氧分子）的酶可以延长昆虫的寿命。
如果自然衰老是各种身体功能普遍恶化的结果，那么单个突变可以显着延长寿命似乎令人惊讶。然而，去年，研究人员报告了一种小鼠品系，由于一个基因的突变，它的寿命几乎比正常小鼠长三分之一。
现在已知其他生物体中的单个基因突变可以延长寿命。几种长寿蠕虫携带参与一个过程的基因突变，该过程似乎使用化学信号来触发细胞内部的活动。该基因类似于人类中的一个基因，该基因编码一种蛋白质，该蛋白质接收来自胰岛素和生长因子等激素的信息。研究人员认为，蠕虫中使这种蛋白质对激素不敏感的基因改变会延长它们的寿命。没有人确切知道这是如何工作的，但突变蠕虫（称为 daf-2 突变体）会增加保护细胞免受氧化剂侵害的酶的产生。
对蠕虫的研究提出了抗衰老疗法的一般策略。“如果衰老受激素调节，那么它很可能可以通过激素减缓，”哈佛医学院的加里·B·鲁夫昆说。然而，调节这种激素的药物可能是一把双刃剑。一些但并非所有预测会降低蠕虫激素信号传导的突变也会减慢新陈代谢。至于可能的抗衰老治疗，如果你的新陈代谢如此缓慢以至于你基本上处于睡眠状态，那么活着的意义何在？尽管如此，科学家们有可能找到一种影响寿命但不影响新陈代谢的激素。靶向这种激素的药物可能会延长寿命，而不会使人变得迟钝。此外，许多 daf-2 突变体比正常同类保持健康和活力的时间更长，加州大学旧金山分校的辛西娅·J·肯扬说，这表明在不减缓任何人速度的情况下延长寿命可能相对容易。
每个生物体都有其特性，但许多自然的基本真理适用于物种的界限。在蠕虫和小鼠中发现明显控制寿命或与年龄相关疾病的某些方面的激素，暗示了一种普遍的生物学机制，用于健康和长寿，这种机制超越了任何单一生物体。未来，我们或许能够应用从我们更简单的同居者那里学到的经验，让自己保持更年轻和更健康。
更多信息
关于早衰症的基本信息可以在万维网上的 Progeria Research Foundation 网站 http://progeriaresearch.org 上找到。