什么是衰老?

在这篇文章中，我试图定义衰老。简要回顾了人类衰老的不同组成部分，并定义了老年学中的其他几个关键概念。

尽管每个人都熟悉衰老，但定义它并不是那么简单。衰老可以简单地指的是时间的流逝，甚至可以有一个积极的内涵“陈酿葡萄酒。在这里的上下文中，除非另有说明，否则“衰老”一词是指在有害的意义上变老的生物学过程，一些作者称之为“老化（senescence）”（Williams, 1957; Comfort, 1964; Finch, 1990）。（就个人而言，我实际上更喜欢“老化”这个词。如果这是一本学术书籍，我会很想使用“老化”这个词。作为一个拥有不同背景的访问者的网站，我认为“衰老（aging）”这个词更容易理解；衰老是最复杂的生物过程之一，其定义与其表型有着内在的联系，如下所述。

人口老龄化的统计测量

衰老被定义为使人类逐渐更容易死亡的变化的集合（Medawar，1952）。事实上，人类和许多其他物种衰老的一个标志是成熟后不久死亡率与年龄相关的增加（图 1）。

图 1：死亡率，以每 100,000 人的死亡人数表示，是 2002 年美国人口的年龄函数。黑线代表从成熟后的死亡率外推的 Gompertz 函数。资料来源：CDC/NCHS，国家生命统计系统，死亡率数据。

在数学上，衰老可以从如图 1 中的死亡率曲线量化。有几个数学函数可以使用（Wilson, 1994; Strehler, 1999, pp. 103-124）。最简单、最广泛使用的方法是基于 Gompertz 函数（Finch, 1990, pp. 13-22; Strehler, 1999, pp. 111-113页）：

m（t） = Ae^Gt

m (t)死亡率随时间或年龄 ( t ) 的变化；A是出生或成熟的外推常数，G是指数（Gompertz）死亡率系数。从图 1 可以通过在成熟后执行简单的回归分析来估计 Gompertz 方程：m(t) = 8.84e^0.0800t ，r² = 0.997。从这个方程——甚至有时从死亡率图——我们可以推导出初始死亡率（IMR），它是独立于衰老的死亡率，通常是根据死亡率随年龄呈指数增长而计算出来的；在这种情况下，IMR = 0.0002/年，因为这是 10-20 岁的死亡率。从 Gompertz 方程导出的另一个重要变量是死亡率倍增时间 (MRDT)，由 MRDT = 0.693/ G ( Finch, 1990 , pp. 22-24) 给出。因此，MRDT = 0.693/0.0800 = 8.66 年。事实上，人类的 MRDT 往往在 8 年左右。这意味着在我们的性成熟高峰之后，大约在 30 岁之后，我们死亡的概率大约每 8 年翻一番。

人口老龄化的测量，例如 MRDT，可以作为对老龄化率的估计。预计 MRDT 的变化会反映老龄化速度的变化，但 IMR 的情况并非如此（(Finch, 1990; Finch and Pike, 1996; de Magalhaes et al., 2005）。例如，在过去的 100 年中，出生时的预期寿命显著增加。在美国，它从 1900 年的 47.3 年跃升至 2002 年的 77.3 年（CDC/NCHS，国家生命统计系统，死亡率数据）。尽管如此，人们认为衰老速度和 MRDT 几千年来都没有改变（Finch，1990；Hayflick，1994）。上个世纪发生的情况是，不受老龄化速度影响的IMR由于不同领域的突破而降低，例如在与传染病的战争中，从而降低了整个生命周期的死亡率并提高了预期寿命。因为预期寿命的增加是由于 IMR 的变化与衰老率的变化无关，这也是人类平均寿命可能达到稳定水平的原因。未来显著延长人类寿命的唯一方法是延缓衰老过程本身（Olshansky et al., 1990 ; Butler et al., 2008）。

众所周知，女性的预期寿命比男性长。绝经前激素保护可能有助于此。女性的 IMR 低于男性，但男性和女性的 MRDT相似。这表明女性的衰老速度并不比男性慢。相反，女性似乎在所有年龄段都可以更好地预防许多主要疾病（Austad，2006）。男性是一种更容易生病的性别（Zuk, 2009）。有趣的是，有一些轶事证据表明，绝经后，女性可能比男性更容易衰老。太监的寿命似乎也比男性略长（Hamilton and Mestler, 1969）；由于激素变化导致的 IMR 降低可能是这种现象的根源（Grossman, 1984）。

如上所述，人类死亡率在 30 岁左右开始呈指数上升。然而，一个特殊的现象是，这种死亡率的增加实际上在65岁左右后趋于平稳（Vaupel et al., 1998），这在他物种中也有类似报道。然而，这可能是由于统计数据和异质性——例如，如果一个人口由两个老龄化率不同的亚群组成，最终只会留下较慢老龄化的个体——而不是任何未知的生物过程（Vaupel et al., 1979; Partridge and Mangel, 1999; Rossolini and Piantanelli, 2001; Avraam et al., 2013）。随机效应也可能导致晚年死亡率增加率的波动（Avraam et al., 2013）。

病理生理年龄相关变化

衰老也可以定义为进行性的功能衰退，即随着年龄增长生理功能逐渐恶化，包括生育力下降（Partridge and Mangel, 1999; Lopez-Otin et al., 2013），或内在的、不可避免、不可逆转的与年龄相关的生命力丧失和脆弱性增加的过程（Comfort, 1964）。显然，人类衰老与广泛的生理变化有关，这些变化不仅使我们更容易死亡，而且限制了我们的正常功能，使我们更容易患上多种疾病。在这里我的目的不是描述所有与年龄相关的变化和典型的老年病，因为有关于这个主题的优秀资源（Craik and Salthouse, 1992; Spence, 1995; Timiras, 2002），包括这个实验室的数字老化图谱数据库（https://ageing-map.org/）。尽管如此，简要检查随年龄增长而发生的最重要的生理变化以及这些变化的病理后果对于了解衰老是有用的。

在人类中，尽管听力和柔韧性等一些功能在生命早期就开始恶化（Bowen and Atwood, 2004），但我们身体的大部分功能衰退往往开始于性成熟（大约在 19 岁）之后。人口老龄化的测量显示死亡率呈指数增长，人类功能衰退趋于线性（Strehler，1999）。简而言之，衰老的特征是外表的变化，例如由于肌肉和骨骼质量的减少，身高和体重逐渐下降，新陈代谢率降低，反应时间延长，某些记忆功能下降，性活动下降——女性更年期——听力、嗅觉和视力功能下降，肾脏、肺和免疫功能下降，运动表现下降以及多种内分泌变化（Craik and Salthouse, 1992; Hayflick, 1994, pp. 137-186; Spence, 1995）。尽管免疫系统随着年龄的增长而恶化，被称为免疫衰老，但衰老的一个主要标志是炎症水平的增加，这反映在循环中的促炎细胞因子水平升高，这可能导致一些与年龄相关的疾病，如阿尔茨海默病、动脉粥样硬化和关节炎（Franceschi et al., 2000; Bruunsgaard et al., 2001）。一些与年龄相关的变化，例如老花眼，也称为远视，这可能是由眼睛晶状体的持续增长引起的，并且似乎是人类衰老的普遍现象（(Finch, 1990, pp. 158-159; Hayflick, 1994, p. 179）而更年期更不可避免，但大多数与年龄相关的变化的发生率在个体之间差异很大。

人类衰老的表型实际上是任何系统、组织或器官都可能发生故障的表型（Austad，1997a；Strehler，1999）。这表明一种内在现象影响整个生物体，并导致“最薄弱环节”失效，从而导致死亡（木桶效应）。有趣的是，对超级百岁老人（即 110 岁以上的人）的研究表明，这些人的“衰老”是平均的。换句话说，让超级百岁老人与众不同的一件事是，他们没有一个会导致死亡的衰弱器官或系统。他们没有“最薄弱的环节”。尽管如此，超级百岁老人仍然非常虚弱，表现出多种病理（Coles，2004），并且转甲状腺素蛋白淀粉样变性的发病率很高（Coles and Young, 2012）。同样，对百岁老人进行的一项“尸检研究”显示，所有百岁老人，即使是那些在死前被描述为健康的人，都有一个急性的器质性衰竭从而导致死亡。这些结果还表明，人们可能死于“年龄太大”的想法是不正确的（Berzlanovich et al., 2005）。

（转甲状腺素蛋白淀粉样变性是由转甲状腺素蛋白 (transthyretin，TTＲ) 错误折叠导致其在组织中异常沉积引起的疾病，主要累及外周神经系统和心脏，表现为进行性加重至危及生命。）

显然，许多病理的发生率随着年龄的增长而增加（图 2）。这些包括2型糖尿病、心脏病、癌症、关节炎和肾病。另请注意，某些疾病（如鼻窦炎）的发病率如何随着年龄的增长保持相对恒定，而其他疾病（如哮喘）的发病率甚至会下降。因此，需要强调的是，衰老不仅仅是疾病的集合。随着年龄的增长，我们变得更容易患上某些疾病，但如上所述，我们也变得更容易死亡、变得更虚弱并忍受许多生理变化，但并非所有这些都会导致病理变化。

图 2：选定慢性病的患病率，以百分比表示，作为美国人口年龄的函数（2002-2003 数据集）。所有形式的癌症和心脏病都有特色。资料来源：CDC/NCHS，国家生命统计系统，死亡率数据。

图 3： 2001 年美国 85 岁及以上人口的潜在或多种原因的死亡率，以每 100,000 人的死亡率表示。资料来源：CDC/NCHS，国家生命统计系统，死亡率数据。

	45-54 岁‍		85岁以上
死亡原因	发病率	死亡百分比	发病率	死亡百分比
心脏疾病	92.8	21.66%	5607.5	37.48%
恶性肿瘤	126.3	29.48%	1747	11.68%
脑血管疾病	15.1	3.52%	1485.2	9.93%
帕金森病	0.1	0.02%	1312.8	8.77%
阿尔茨海默氏病	0.2	0.05%	703.2	4.70%
肺炎	4.6	1.07%	676.5	4.52%
慢性下呼吸道疾病	8.5	1.98%	638.2	4.27%
糖尿病	13.6	3.17%	318.6	2.13%
某些传染病和寄生虫病	22.9	5.35%	243.8	1.63%
动脉粥样硬化	0.5	0.12%	177.3	1.19%
其他	143.8	33.57%	2050.9	13.71%

表 1： 2001 年美国两个年龄组（45-54 岁和 85 岁及以上）的潜在或多种原因的死亡，以每 100,000 人的死亡率或占总死亡人数的百分比表示。资料来源：CDC/NCHS，国家生命统计系统，死亡率数据。

图 3 显示了老年人最重要的死亡原因。毫不奇怪，心脏病是 85 岁及以上人群的第一大死因，其次是癌症、脑血管疾病、帕金森病和阿尔茨海默病、肺炎和慢性下呼吸道疾病。虽然癌症和心脏病等疾病是所有年龄段的主要死亡原因，但其他疾病，如帕金森氏症和阿尔茨海默氏症，仅在老年时才变得显著（表 1）。最后，重要的是要注意，了解衰老的生理学和病理学对于评估模式生物与人类衰老研究的相关性很重要。

尽管存在所有生理和病理变化，但仍然没有准确的方法来量化一个人的年龄。尽管进行了数十年的研究，而且很明显，不同的人以不同的速度变老，但确定某人生物学年龄的最准确方法仍然是他的实际年龄。这是研究衰老的一个主要问题，科学家多年来一直在努力确定一种更好的方法来量化衰老（reviewed in Balin, 1994）。

老年学的基本定义

预期寿命是指，平均而言，一个有生物体的预期存活多长时间。最大寿命（longevity）是指生物体在理想环境下的最长存活时间。寿命（life span）被定义为一个物种或亚物种（例如，菌株或种群）的生命事件通常发生的时间段。最大寿命和寿命有时可以互换使用，尽管它们的含义略有不同。对于人类来说，工业国家的最大寿命和寿命大致相同，但在研究野外物种时，可以预期寿命会低于最大寿命，因为野生条件肯定不是评估寿命的理想选择。对于大多数目的，预期寿命、平均最大寿命和平均寿命具有相同的含义。而最长寿命是给定物种或亚种的动物可以存活的最长时间——通常是该物种的创纪录寿命。已故的珍妮·卡尔芒 (Jeanne Calment) 记录的人类最长寿命为 122 岁。（Allard et al., 1998）。

没有文献就是耍流氓：

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