6  限食应激与HE

限食，又称热量摄入限制（CR），相关的调控及研究是最常用的延年益寿和延缓衰老的有效方法。限食应激也能导致很多生物体（包括：酵母菌，昆虫，大鼠，小鼠和猴子）的HE相关效应。对动物的限食HE研究表明，25%和8.5%的慢性限食和间断性限食（一周1-2次）能益寿延年[42]。对于人体，一些有益的和促进健康的限食效应也常有报道。例如，长期限食在人体减少动脉粥样硬化和降低心脏舒张功能中有明显效果[43]。并非有意设计的1991年的“2号生物圈”人类限食实验，通过测量各种生理、血液、内分泌的生化指标，也发现了显著的限食导致的健康改善[44]。无意识慢性限食人群及体重指数较低的人群也显示出改善了的末梢血管淋巴细胞DNA的修复功能。

在啮齿类动物中，周期性的间断限食有着很多好处。这些结果使得周期性的限食容易被人们应用和接受。相对短期的6个月的人群限食实验结果表明，限食减少了空腹胰岛素水平，降低了身体温度和减轻了DNA的损伤[45]，特别是在防治增龄性神经退行性疾病上甚至会有奇效。实验证明，周期性的部分限食（80%）可以导致血清中代谢毒素的减少，从而加强了具有毒素垃圾自吞噬作用的人体皮肤纤维母细胞的抗衰老和延寿命的效应[46]。

用HE来解释限食抗衰老效应，是因为考虑到限食是一种低敏感性的应激因子。相关证据就是限食与增加糖皮质激素，类固醇荷尔蒙的量有关[47]。限食效应的效果若从HE理论的角度来看，应该是通过一个或者多个机制在起作用，包括应激反馈，预防分子损伤、影响和调控新陈代谢等。有明显的证据显示，通过限食可以促进机体的维持和修复系统，如增加核苷酸的剪切修复，增加分子伴侣水平，增加蛋白酶的活性水平，加强溶酶体吞噬作用，减少线粒体自由基的产生，增加线粒体解偶联，调节新陈代谢，包括抗衰老酶和胰岛素依赖性通道的调控等[48]。

7  运动的HE

激活核酸因子NF-κB及相关的级联信号是生物体内的一类重要的分子机制，此机制包含在应激和运动的HE中，依靠各种应激酶和抗氧化基因来加强抗炎性反应，加强DNA修复，增加损伤蛋白和损伤大分子的降解[49]。诸多已知的运动HE机制与热休克蛋白（HSPs）的表达有关，在运动中和运动后有多种HSPs诱导的有益的生物学机制。增加HSPs的水平有很多好处，如防止分子被损伤和防止已经被损伤的分子累积，这些无疑都是抗衰老的重要方面[50]。

8  营养HE和HE素

很多饮食元素如维生素、抗氧化剂、微量元素、矿物质和乙醇被证明也拥有典型的HE。所有这些元素（天然的或者人工的）都能产生有益的生物学效应，通过一条或者多条应激反馈的维持和修复的机制来起作用，这些元素可被简称为HE素[51]。各种维生素和矿物质（包括：铁、碘、氟、硒和铜）的HE都有相关的例证。另外，锌离子也有典型的HE样剂量效应，它在基因表达的各种维持和修复的通路中，通过应激反馈来产生良性效应[52]。小鼠摄入中等量的乙醇被发现有加强记忆的效应。对于人体，摄入中等剂量的乙醇与其它积极的生活因素一样，可以减少死亡率4倍左右。保护心脏，抗氧化和酒的有益效应的产生是因为黄酮类和非黄酮类因子（如：白藜芦醇）[53]的HE剂量效应。很多研究显示白藜芦醇在线虫，黑腹果蝇和小鼠体内有抗衰老和延长寿命的作用。因为白藜芦醇的作用包括调节各种维持和修复通路，诱导HSP合成，因此这是HE在生物体系中有益作用的又一个例证[54]。

别的有资格被称为HE素的物质还有各种抗氧化剂，包括一些香料和别的药用植物的成分。几乎所有的抗氧化剂都表现出HE样剂量效应，然而如果高于一定的剂量，抗氧化剂反而会成为促氧化剂。例如α-硫辛酸和辅酶Q10，就会在过氧化剂诱导的应激状态下反而表现出促氧化活性[55]。

某些超氧化物歧化酶的类似物表现出通过诱导氧化应激的HE机制产生抗衰老效应。有些能产生DNA损伤的物质，比如说胸腺二聚体，也有通过诱导皮肤DNA的修复机制产生保护细胞的效应[56]。另外，刺激DNA损伤产生的N6-呋喃甲基腺嘌呤被认为对人体细胞有抗衰老效应而广泛应用于很多皮肤类化妆品中，也作为一种HE素通过诱导应激HE而起作用。中国传统药物和印度阿育吠陀药物中频频使用的各种药用植物成分，往往是通过HE机制产生抗衰老效果的。例如中医认为雷公藤红素和芍药具有诱导HSP的产生和保护人体细胞的效果[57]。同样，姜黄素作为一种活性应激因子，从姜黄根中提取出来普遍用作食物的黄色香料成分，就是HSP的协同诱导物，通过控制其剂量的多少可以产生广泛的生物学效应[58]。例如，在实验研究中，姜黄素剂量大于10微摩尔时具有消肿和抗癌的效果[59]，而低剂量（0.3到1.0μmole）的姜黄素可以刺激蛋白酶体和钠泵的活性，并加强在热休克应激后HSP的诱导效应[29]。很多药物也有典型的HE剂量效应[60]。HE也可能是很多食物为什么在食用后对人体有益的原因，如大蒜、银杏和水果蔬菜等[61]。

明白HE的剂量作用的原理有着重大的促进营养均衡的潜力和调节生活方式的意义，可以用来延缓衰老和治疗衰老相关的疾病。比如说，利用HE的机制及原理，有可能研发出混合的抗衰老激素药物，指导改善日常生活方式，并温和诱导应激刺激，稳定平衡态空间。

9  其它类型的应激与HE

还有一些其它的与衰老相关的应激研究，例如饥饿应激，电磁应激和机械损伤应激，但是这些研究的结果都不太稳定，机制也不是非常清楚。比如说，对于海洋寡毛纲动物，沿岸拟仙女虫（Paranais litoralis）的反复物理伤害，能改善其尾部再生能力和无性繁殖能力[62]。长期低频(10 Hz)电流刺激年轻的和年老的雄性棕色挪威鼠，导致超过两倍的IIa型慢性肌纤维比例和卫星细胞的增加。与之相似，长波低能但非致热的高频(50 MHz/0.5W)电磁波刺激增强了人体T细胞的防御和人成纤维细胞的各种抗衰老特征[63]。研究发现，低水平机械损伤应激可产生有益的HE，比如突发性20分钟的低伏高频振动，使得绵羊后肢小梁骨密度一年内增加了34%。还有研究发现在人体牙科造骨细胞中骨架蛋白的合成被低强度机械刺激后产生了有益的HE[64]。

生命早期的群体密度增加可导致另一种HE。以黑腹果蝇为例，幼虫的大量聚集可以导致营养缺乏和高浓度废物的产生，因此这可以作为幼虫生长的干扰因子。很多研究显示在的同样的生长环境中增加幼虫数量却可以增加成年果蝇的寿命。例如，有研究报道当果蝇幼虫密度在每5cm3中为5到100个幼虫的数量范围内，其寿命就会随密度增高而增长[21]。同时，也报道了随着幼虫密度的增加，生长时间，饥饿抗性，相对脂肪含量和幼虫的寿命会相应增加，然而当密度达到了350个幼虫时，幼虫的活力则从91%锐减到了50%-59%[21]。在那些条件下寿命的增长也许是因为幼虫阶段的自然选择过程。然而研究数据表明，高密度环境尽管没有影响幼虫的活力（viability）却延长了果蝇的寿命[65]。

有一些研究尝试去检验生理和心理应激下的HE。虽然已经证明一些长期严重的应激会影响生命功能以及生活质量[66]，但是一些周期性的低水平精神应激却会产生有益影响。例如，通过把C57BL6的雄性小鼠放在空间紧迫狭窄的容器里2.5个小时，会发现这种小鼠在后来的外科手术，疫苗接种和抵抗感染的实验中其免疫能力有明显地提高，并且还发现应激使得某些激素，如儿茶酚胺、皮质脂酮和肾上腺类固酮的水平也有所增高[67]。从富含有糖皮质激素的库欣综合症患者血浆中提取出的皮肤成纤维细胞在体外有更长的复制寿命，同样也有更好的HSP应激反应[68]。有一些初步的研究表明通过精神挑战训练和专心冥想训练能对HE相关的应激反馈有所帮助。

10  在抗衰老研究中，与HE相关的挑战性的和未解决的问题

因为诸多温和应激导致的HE的效果并不十分显著，所以在人体抗老化的研究中，它的重要性没能得到应有的重视。然而，当我们研究个体的生物化学衍变时，应当指出虽然最初的HE可能影响很弱，但最终结果，譬如机体抗应激能力的改善和生存率的提高却往往是无可否认的。这就暗示了HE涉及到的生物应激性反馈的后续效应导致了整体细胞功能和性能的改善和提高。体育锻炼就是温和应激的有益影响的生物学体现之一。这并非仅仅只对肌肉有益，也是对免疫系统，心血管系统，性激素分泌，生命力和心情的改善。最近的一项在小鼠身上的研究表明年轻时期的锻炼对小鼠的骨组织结构和机体力量等产生了终身性的改善[69]。这表明在机体功能的修复或者是推迟老年病的发生等问题上，就算是温和的HE对机体的平衡态网络的强化也有莫大的裨益。HE作为抗衰老因子的主要潜力和价值在于它的作用模式。因为HE包括了一系列的分子的和生理的过程，而其最终的靶标是整个生命系统的平衡态机制。虽然与HE相关的某种应激通常以单一途径为机制，然而生物系统的级联效应和后续的放大效应往往导致了整个平衡态能力的调整和加强。

此外，HE增加了保护和清除分子损伤的效果，这些损伤将通过抑制平衡态区域的缩小和减小脆弱区域的增加速度来减缓衰老速率(见图1)。在前面的讨论中，衰老的过程主要是以平衡态区域的逐步减少为特征，与生物机体的生化熵增有关，而这将导致疾病的开始甚至机体的死亡。因为温和应激诱导的HE的实际应用是密切依赖于个体的应激刺激的，因此，建立应激基因变异与应激反应之间的联系的研究是十分重要和有价值的[70]。另外，研究建立和具备对于所谓的个性化药物和个性化营养的科学认知和理念也十分必要[60]。最终，还有一些其它重要的问题仍需在将HE实际应用于临床之前加以解决，这样才能够将这个理念成功地应用于有效抗衰老、促进健康和增长寿命的实施当中。

以下我们列出一些需要认真应对和解决的相关问题：

l        研究建立拟用应激强度和应激频度的标准。

l        针对与年龄相关的敏感程度来调整温和应激的强度。

l        根据不同应激下的HE建立分子标准。

l        在不同应激源刺激下确定毒物兴奋的性状和剂量。

l        测定多重应激之间的相互作用和多效性之间的相互影响。

l        测定重复应激下的生物的和进化的改变等等。

为了调控衰老的进程，重复的和温和的HE可稳定和增加机体的动态平衡区域，改善机体对于新陈代谢的波动的适应性，这样才能给细胞和生物体的健康发展带来更为广阔的天地。应用HE来减缓平衡态区域的缩小将会减少各种老年性疾病发生的可能性，进而由此延长健康寿命的时间。

参考文献（略）