本文发表在《大众科学》之前的博客网络中，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
我怎样才能减去三十岁？
约翰·沃尔夫冈·冯·歌德著名戏剧中的主人公浮士德在《女巫厨房》一章中向墨菲斯托提出了这个问题。墨菲斯托提供了一些相当好的建议——考虑到他是魔鬼，而且这个虚构的交流发生在黑暗的中世纪
Begib dich gleich hinaus aufs Feld,Fang an zu hacken und zu graben
Erhalte dich und deinen Sinn
In einem ganz beschränkten Kreise,
Ernähre dich mit ungemischter Speise,
Leb mit dem Vieh als Vieh, und acht es nicht für Raub,
Den Acker, den du erntest, selbst zu düngen;
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以下是魔鬼建议的精髓：寻求一种适度的生活，停止懒惰，通过耕田定期锻炼，并避免不健康的食物！
伟大的学者和科学家浮士德如何回应这些常识性的建议？
谢谢，但不用了。浮士德不喜欢体力劳动，并且对目前的生活方式感到非常满意，所以他选择了备选方案——一种神奇的青春药剂。
在歌德的《浮士德》首次上演近两个世纪后，我们对逆转衰老过程的探索仍在继续。逆转衰老的魔药仍然像以往一样难以捉摸，但衰老研究在过去几十年中取得了实质性进展。衰老的一种生物学定义是随着时间的推移观察到的功能逐渐下降。人类在全身或器官水平上都会经历这种与年龄相关的衰退，例如记忆力丧失或肌肉力量减弱，但衰老也会发生在单个细胞中。细胞衰老或细胞衰老描述了一种“耗竭”的形式，到了细胞无法再分裂和正常细胞活动中断的地步。大量科学数据表明，单个细胞的衰老在我们年老时发生的肌肉功能、血流或新陈代谢的总体下降中起着核心作用。但是，了解细胞衰老不仅会解开一些“健康”衰老的奥秘，还可以帮助我们理解和预防某些与年龄相关的疾病，例如心脏病或癌症。
导致细胞衰老的中心机制之一是端粒的缩短。端粒是染色体末端的重复 DNA 序列，起到保护帽的作用。每次细胞分裂时，其染色体都会经历一个倍增过程，以便两个子细胞获得等量的 DNA。在 DNA 复制和新形成的染色体分离过程中，小块 DNA 会在染色体的末端被修剪掉。通过拥有保护性端粒帽，缩短过程只会影响端粒，而不会影响染色体的基本基因编码部分。
当组织中的细胞受损时，其相邻细胞或再生干细胞和祖细胞的储存库必须启动，分裂以替换受损细胞。拥有较长的端粒将使这些再生邻居能够继续分裂并恢复组织，而短端粒细胞则必须尽早放弃，因为它们的保护性端粒帽会减少。再生细胞（如干细胞）经常被要求分裂，这就是为什么这些再生细胞往往含有高水平的称为端粒酶的酶是有益的，该酶有助于防止端粒的缩短。因此，端粒酶充当抗衰老酶。端粒和端粒酶在细胞衰老中的作用最初是在 20 世纪 80 年代和 90 年代由先驱伊丽莎白·布莱克本、卡罗尔·格雷德和杰克·索斯塔克发现的，他们因“发现染色体如何受到端粒和端粒酶的保护”而共同分享了 2009 年的诺贝尔生理学或医学奖。
在第 64 届林道诺贝尔奖得主会议上，伊丽莎白·布莱克本回顾了她和她的同事如何确定端粒和端粒酶在细胞衰老过程中的作用的历史，还介绍了更新的数据，即测量血液样本中端粒的长度可以预测一个人长寿和健康的倾向。拥有长端粒从直觉和理论上讲是一件好事，但是很高兴拥有从成千上万的人类身上收集到的真实世界数据，证实情况确实如此。一项前瞻性研究收集了血液样本并测量了 787 名参与者白细胞的平均端粒长度，并跟踪他们 10 年以观察谁会患上癌症。端粒长度与患癌症和死于癌症的可能性呈负相关。在十年观察期内，端粒最短组的人患癌症的可能性是端粒最长组的三倍！长端粒与较少疾病之间也存在类似的关联，例如心血管疾病。
布莱克本博士很快指出，这些关联并不一定意味着存在直接的因果关系。事实上，增加端粒酶水平应该会延长端粒，但在癌症的情况下，过多的端粒酶可能和过少的端粒一样糟糕。过多的端粒酶可以帮助赋予癌细胞永生性，并实际上增加患癌症的可能性，而过少的端粒酶也会通过耗尽身体的健康再生潜力来增加癌症。为了降低患癌症的风险，我们需要理想水平的端粒酶，而且没有太大的误差空间。这表明“端粒酶注射”并不是浮士德和许多其他人类在历史上所寻求的神奇抗衰老药剂。
为什么端粒长度是长寿的良好预测指标，但过多的端粒酶对您不利？答案可能是白细胞中测量的端粒长度反映了一系列广泛的因素，例如我们的基因构成以及细胞的历史。我们中的一些人可能很幸运，因为我们天生就具有稍微更高的端粒酶活性或更长的端粒，但环境在调节端粒方面也起着重要作用。如果我们的细胞暴露于大量压力和损伤下——即使在年轻时——那么它们会被迫更频繁地分裂并缩短它们的端粒。预测健康和长寿的端粒长度测量是特定时间点拍摄的快照，无法区分将较长端粒天赋赋予某些人的遗传特征和可能使细胞维持较长端粒的环境压力源的缺乏。
哪些压力源会影响细胞衰老和端粒缩短？布莱克本列出了一些压力源，例如压力激素、氧化应激和炎症应激。所有这些压力源都会在分子水平上造成压力，这意味着它们会损害蛋白质和细胞的其他重要成分。氧化应激，即活性氧的过量产生会氧化蛋白质，破坏它们的结构和功能，以至于氧化的蛋白质变得无用甚至有害。炎症应激是指超出细胞正常炎症反应的过度炎症，细胞可以从中恢复。例如，长期炎症会导致细胞激活细胞死亡程序。最近在小鼠身上进行的研究表明，大脑中炎症通路的激活可以抑制认知功能、肌肉力量和整体寿命。布莱克本还指出，压力源通常是相互关联的。压力激素的长期升高或长期炎症会增加氧化应激。这些压力源的水平越高，细胞就会越早衰老。这意味着一个 30 多岁或 40 多岁的人的身体，如果暴露在高水平的炎症或氧化应激下，可能已经有许多细胞显示出衰老的迹象。
这些压力源如何导致过早衰老？端粒缩短可能是一个答案。如果细胞由于自身免疫性疾病或炎症相关疾病（如肥胖和动脉粥样硬化）而长期发炎，那么它们必须通过细胞分裂不断被替换，这会缩短端粒。但是，端粒缩短并不是细胞衰老的唯一途径。衰老研究小组发现了多个额外的途径，这些途径可以加速细胞的过早衰老，而不一定需要缩短端粒。炎症或氧化应激可以激活某些衰老途径，例如衰老调节因子 p16INK4a。我们自己的研究表明，炎症细胞因子可以将高度再生的血管祖细胞转化为不再通过激活 p16INK4a 复制的衰老细胞，并且这种情况的发生不会影响端粒长度。来自巴克衰老研究所的朱迪思·坎皮西以及其他几位研究人员发现了一个重要的恶性循环：一旦细胞开始衰老，它们本身就会释放炎症蛋白，而炎症蛋白反过来又可以激活邻近细胞中的衰老，从而启动自我强化的衰老级联反应。
端粒依赖和端粒非依赖的衰老途径之间的相互作用，以及已知（和许多未知）的压力因素对我们产生的影响，最终会把我们引向何方？尽管对细胞衰老的分子机制的理解正在稳步进展，但细胞衰老的复杂性，以及诸如大脑和心脏等器官如何衰老这一更加复杂的问题，还需要更多的研究。不会存在一个单一的分子开关，可以逆转或阻止衰老并使我们的寿命延长三倍，但大多数衰老研究人员并不以此为目标。了解特定的衰老途径，以及激活这些途径的基因和压力因素，将使我们能够预防和治疗与年龄相关的疾病，并有朝一日能够为个人提供个性化的建议，以最大限度地延长他们的“健康寿命”。就目前而言，我们可以坚持梅菲斯特推荐的一些广泛的生活方式干预措施：锻炼和健康饮食。
最初以“衰老的压力”为题发表于林道诺贝尔奖得主会议博客。