Cell重磅综述:健康的三大方面和八大特征
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好综述,值得细品!
前些年,Cell杂志陆续推出了概括癌症和衰老特征的重磅综述,在领域内均引起巨大反响。
今年年初,Cell杂志继续推出了概括健康特征的重磅综述,试图利用一些具体的生物学指标描述机体的健康状态。
相信除了科研人员,普罗大众会有兴趣了解一下顶尖的学术大师如何定义健康的。
该综述由法国著名科学家Guido Kroemer主笔完成。相信细胞死亡、衰老和自噬等方向的研究人员对这个名字一定不会陌生。Guido Kroemer是全球细胞死亡领域论文引用次数最多的学者之一,在细胞死亡、衰老和自噬等领域均有多项重量级研究成果。
多说一句,Cell杂志2013年推出的关于衰老特征的重磅综述也是由Guido Kroemer主笔完成,感兴趣的话可以找来看看。闲话少叙,下面笔者就简要地解读一下Guido Kroemer定义的健康重要特征都有啥。
完整的区域划分
大家都知道,真核细胞的一个显著特征就是高度发达的膜性结构。细胞的内膜系统将细胞划分为若干相对独立的功能区域,如细胞核、线粒体和溶酶体等等。作者认为完整的区域划分包括两个方面,一是亚细胞结构的完整性得到很好的维持;二是部分亚细胞结构即使发生故障也被限定在局部范围内。显而易见,两个方面得以实现的前提都需要细胞保持完整的区域划分。
举个简单的例子,完整的核膜将核基因组与细胞质隔离开来,即使核基因组出现了碎片DNA,只要核膜完整,碎片化的DNA就仍然局限于细胞核内,而不会进入细胞质中。否则,一旦核基因组暴露于细胞质中,则会激活cGAS-STING等DNA感应通路,诱发细胞的炎症反应。
当然,上升到个体,区域划分就更多了,每个器官都是区域划分的结果。此外,皮肤、血脑屏障和肠道完整性等都是机体维持内环境稳定不可或缺的重要保护性屏障。
良好的稳态维持
当然,仅仅有完整的区域划分还不足以维持健康。在漫长的生命活动中,来自机体内部的损伤也需要得到有效的清除或者修复。
例如细胞内的生物大分子,如蛋白质和脂质等的氧化不仅会让这些分子丧失功能,还会让它们成为有害的垃圾,需要得到及时的清理。作者认为机体主要通过三个途径维持机体内环境的稳定。
一是及时地清理细胞内产生的废物,主要通过泛素-蛋白酶体途经和细胞自噬途径等细胞内降解途径将错误折叠的蛋白和受损的细胞器清除干净;
二是快速有效地信号整合,细胞内部、细胞与细胞之间,器官内部,器官与器官之间都需要进行有效地整合信息,这样才能更好地应对细胞内外的各种应激压力。如病原菌入侵的时候,细胞既需要通过先天免疫尽量抑制病原菌的增殖,也需要将病原菌入侵的信号尽快地传递给机体的免疫细胞,启动强大的后天免疫;
三是正常的节律,除了人类的作息受到节律的调控,细胞、组织和器官的功能也受到生物节律的调控,节律的紊乱则是一系列机体功能紊乱的诱导因素。
有效的应激反应
不仅机体内部快速地进行着新陈代谢,机体所处的外界环境也是变幻莫测。作者认为有效地应对内外应激压力也是维持机体健康的重要手段。
机体主要采用以下三个方案应对内外应激。一是稳态弹性,啥意思呢?就是说机体一开始的出厂设置就是有一定的适应范围,机体虽然有最适的温度,但是热点冷点儿也凑合;
二是稳态调控,还是以温度为例,20度到30度大家都觉得还挺舒服,但在极寒或者极热的天气下,就需要机体通过调整代谢产热或者散热;
三是修复和再生,如果应激刺激超过了机体的承受范围,就会引发损伤,这时候则需要启动修复和再生功能了。例如皮肤被太阳晒伤了,细胞层面则需要启动DNA修复程序修复被紫外线损伤的DNA,机体层面则需要清除死掉的上皮细胞并诱导机体产生新的上皮细胞予以补充。
总之,作者认为,健康的定义不应该只是没有疾病这么一个笼统的模糊的被动概念,而是需要用可量化的指标予以直接描述,这样不仅可以准确地概括某个个体的健康状态,而且会对个体化治疗提供全新的思路。
参考文献
Lopez-Otin, C., and Kroemer, G. (2021). Hallmarks of health. Cell 184, 33-63.