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【Gene思書齋】壽命與老化的生物學之謎

Gene Ng_96
・2016/04/30 ・2739字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 525 ・七年級

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

生、老、病、死是人生四大苦,可是卻是人生必經過程。但誰不想健康強壯、長命百歲呢?除了少數真的活得很痛苦的人例外吧?

古代的帝王,可能真的過得比平民百姓爽太多了,所以他們無法想要長生不老,尤其是首任皇帝秦始皇,只是他萬沒想到,死後屍體還被放到腐爛發臭,功業沒幾年就全灰飛煙滅,幾乎完全絕後。

不要說什麼科技造成了環境污染,讓人活得又不健康又短命,一百年前我們的曾祖父母輩,出生時平均只能活到三四十歲,其中好些人一出生沒多久就回去見閻王了,即使能長到斷奶,也還有一堆傳染病等著。可是在過去兩百年裡,人類的壽命增加速度逐漸接近每小時 15 分鐘!我們人類除了壽命大幅躍升,我們養的寵物也是,流浪貓狗可能只有平均三、四年的壽命,可是在家裡當小霸王的,活上十幾歲一般都不是問題。

我們現代人動不動就活到七八十歲 ,老到有很多機會得癌症和心血管疾病,還有失智了,都還能苟延殘喘好一陣子。我們不僅能愈活愈老,而且也和天擇相違背,愈生愈少。高齡化和少子化已經不是未來的問題,是現在就已經要面對的問題,而台灣還是全球最嚴重的國家,可是從來沒有任何政客想要好好面對過,頂多應付一下推出用屁股想都知道不會成功的政策來敷衍了事。

英國米爾頓‧凱因斯市公開大學的生態學教授強納森‧席佛頓(Jonathan Silvertown),繼好書《種子哪裡來?》(An Orchard Invisible)後(〈 隱形果園中的種子哪裡來?〉),推出了另一本好書《為什麼人類比老鼠長壽,卻比弓頭鯨短命?:解開壽命與老化之謎》The Long and the Short of It: the Science of Life Span and Aging),從死亡、壽命、老化、遺傳、天擇、機制等數個面向切入,縮濃了千年來,有識之士對壽命這玩意兒,還有最近在老化的科學研究進展。原文書名《The long and the short of it》,原本是個英文成語,意思是精簡扼要。

讀完了《為什麼人類比老鼠長壽,卻比弓頭鯨短命?》,你不會長生不老。但你會發生,原來生物的壽命也千變萬化,從朝生暮死的蜉蝣,到幾千年的杉樹都有。為什麼,同樣是生物,壽命卻天差地遠?為何沒有動物演化出長生不死?

不過,如果是由生物學家,而非一般人來思考這問題,其實生物學家會想要瞭解的是,活到超過生育年齡的意義是啥?席佛頓在了《為什麼人類比老鼠長壽,卻比弓頭鯨短命?》指出,對於體積愈龐大的動物來說,愈需要控制細胞的分裂,也愈能夠修復 DNA 的損傷以免產生癌症,因為大型動物有多小型動物多太多的細胞,出錯的機會也成千上萬倍。

體型愈大的動物活得也愈久,有可能是因為修復能力較佳,也有可能是因為新陳代謝較慢,自由基產生得較少。可是生物學,最討厭之處在於,凡事都有例外,我們上課時一再要強調有些法則是「一般上來說」的,例如有記錄以來最長壽的動物並非弓頭鯨,也非烏龜,而是一隻活了超過五百年的蛤!活得久到可以成修練成精了!而且,體型小的裸鼠,就比牠們體型較大的囓齒動物親戚多活了十幾年吧!

鳥類一般來說,也比同體型的哺乳動物長壽。據說邱吉爾(Winston Churchill,1874-1965)的寶貝寵物金剛鸚鵡查理(Charlie),在邱吉爾過世後還活了 50 年到今天呢!1899 年出生的查理,今年已 116 歲了! 牠不僅健康地活著,還以罵髒話為樂,常常罵「X 希特勒!X 納粹黨!」(F*ck Hitler! F*ck Nazi!)。

身為研究植物生態和演化的生物學家,席佛頓的眼光並沒有只侷限於動物,也放眼到植物。我們動物想當然爾,在探討老化和壽命時,不會先想到植物。可是就植物而言,壽命的長短也天差地遠,有一年生開完花就枯萎的植物,也有長達幾百年老神在在的針葉樹。

可是長壽的松樹,大部分結構卻是已經死亡的細胞,南非甚至還有上萬年老的樹,地下根仍不時長出新的樹苗,讓我們不能不意識到,什麼是年輕的或老去的,沒我們想像中一清二楚。

我們的染色體末端,有個稱作端粒(telomere)的東西,每當染色體複製一回,就要縮短一些,經過好幾十次的複製,就 GG 了。可是,有種稱為端粒酶(telomerase)的酵素,能夠修補變短的端粒,讓染色體能夠複製而不傷及重要的基因。可是,端粒酶的活躍,保證了細胞能夠繼續分裂而不死,那就是癌症能輕易把人撂倒的原因之一。一株完全不成的細胞株,就是著名的海拉細胞,它的主人過世已久,長時間以來沒有人知道她的真名,直到近年有人為她立了傳──《海拉細胞的不死傳奇》(The Immortal Life of Henrietta Lacks)(請參見〈可歌可泣的海拉細胞的不死傳奇〉)。

我們最想瞭解的,當然還是我們人類自己,有位大文豪說過,要活得長壽很簡單,只要不去做讓你想活得長壽的事就行了。意即,我們想要活得長壽,是因為人生想要更多享受,可是只要不貪圖享受,才能活得長壽,這就是人生最大的矛盾啊!

要延年益壽,方法可能很簡單,對線蟲、果蠅、老鼠、猴子來說對的,對人類而言也是,因為幾乎所有實驗動物都有個現象,只要攝取的熱量變低,就能夠有效延長壽命。過去我們的祖先,營養不如今天,在富裕的社會,22K 的薪水也能天天吃雞腿,只是無法存錢。但我們的祖父母,可能只有過年過節看過雞腿,而且要長輩先享用。過去人們壽命不長,往往是因為傳染病,但現在只要過得像我們祖父母輩那麼儉樸,有現代醫學發達的情況下,搞不好年歲過百也不難。只是,我們祖父母很難得吃上大魚大肉,我們現在很難不吃大魚大肉……

如果不死的細胞將讓我們死亡一樣,過不想長壽的生活卻讓人長壽也一樣,生物的選擇,或者精確地來說,天擇採取的策略,是有一好沒有二好的,任何優勢總會有其代價。大自然,很少有兩全其美,魚與熊掌可兼得的策略。讓個體能夠對抗疾病的強力免疫力,晚年卻會對抗我們自己身體而成了自體免疫疾病,如風濕性關節炎等等。尤其是當天擇在晚年時退役了,因為天擇只關心子孫滿堂的個體能夠把基因傳下去,對之後該活多久興趣缺缺,所以我們沒演化出在生育年齡後有效修復壞損的身體的方法。

如果我們全都能輕易活過百歲,整個社會制度該如何變革?假設把退休年紀提高到 75 歲,那麼退了休也還有近卅年要活,年輕人該如何在老年人卡了位的職場升遷?少子化後又需要提高多少生產力來養活一大群老人?這些不是生物學問題,但恐怕比生物學問題更具有挑戰性吧!?

本文原刊登於閱讀‧最前線【GENE思書軒】,並同步刊登於The Sky of Gene

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Gene Ng_96
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來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋

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用這劑補好新冠預防保護力!防疫新解方:長效型單株抗體適用於「免疫低下族群預防」及「高風險族群輕症治療」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/01/19 ・2874字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 台灣感染症醫學會 合作,泛科學企劃執行。

  • 審稿醫生/ 台灣感染症醫學會理事長 王復德

「好想飛出國~」這句話在長達近 3 年的「鎖國」後終於實現,然而隨著各國陸續解封、確診消息頻傳,讓民眾再度興起可能染疫的恐慌,特別是一群本身自體免疫力就比正常人差的病友。

全球約有 2% 的免疫功能低下病友,包括血癌、接受化放療、器官移植、接受免疫抑制劑治療、HIV 及先天性免疫不全的患者…等,由於自身免疫問題,即便施打新冠疫苗,所產生的抗體和保護力仍比一般人低。即使施打疫苗,這群病人一旦確診,因免疫力低難清除病毒,重症與死亡風險較高,加護病房 (ICU) 使用率是 1.5 倍,死亡率則是 2 倍。

進一步來看,部分免疫低下病患因服用免疫抑制劑,使得免疫功能與疫苗保護力下降,這些藥物包括高劑量類固醇、特定免疫抑制之生物製劑,或器官移植後預防免疫排斥的藥物。國外臨床研究顯示,部分病友打完疫苗後的抗體生成情況遠低於常人,以器官移植病患來說,僅有31%能產生抗體反應。

疫苗保護力較一般人低,靠「被動免疫」補充抗新冠保護力

為什麼免疫低下族群打疫苗無法產生足夠的抗體?主因為疫苗抗體產生的機轉,是仰賴身體正常免疫功能、自行激化主動產生抗體,這即為「主動免疫」,一般民眾接種新冠疫苗即屬於此。相比之下,免疫低下病患因自身免疫功能不足,難以經由疫苗主動激化免疫功能來保護自身,因此可採「被動免疫」方式,藉由外界輔助直接投以免疫低下病患抗體,給予保護力。

外力介入能達到「被動免疫」的有長效型單株抗體,可改善免疫低下病患因原有治療而無法接種疫苗,或接種疫苗後保護力較差的困境,有效降低確診後的重症風險,保護力可持續長達 6 個月。另須注意,單株抗體不可取代疫苗接種,完成單株抗體注射後仍需維持其他防疫措施。

長效型單株抗體緊急授權予免疫低下患者使用 有望降低感染與重症風險

2022年歐盟、英、法、澳等多國緊急使用授權用於 COVID-19 免疫低下族群暴露前預防,台灣也在去年 9 月通過緊急授權,免疫低下患者專用的單株抗體,在接種疫苗以外多一層保護,能降低感染、重症與死亡風險。

從臨床數據來看,長效型單株抗體對免疫功能嚴重不足的族群,接種後六個月內可降低 83% 感染風險,效力與安全性已通過臨床試驗證實,證據也顯示針對台灣主流病毒株 BA.5 及 BA.2.75 具保護力。

六大類人可公費施打 醫界呼籲民眾積極防禦

台灣提供對 COVID-19 疫苗接種反應不佳之免疫功能低下者以降低其染疫風險,根據 2022 年 11 月疾管署公布的最新領用方案,符合施打的條件包含:

一、成人或 ≥ 12 歲且體重 ≥ 40 公斤,且;
二、六個月內無感染 SARS-CoV-2,且;
三、一周內與 SARS-CoV-2 感染者無已知的接觸史,且;
四、且符合下列條件任一者:

(一)曾在一年內接受實體器官或血液幹細胞移植
(二)接受實體器官或血液幹細胞移植後任何時間有急性排斥現象
(三)曾在一年內接受 CAR-T 治療或 B 細胞清除治療 (B cell depletion therapy)
(四)具有效重大傷病卡之嚴重先天性免疫不全病患
(五)具有效重大傷病卡之血液腫瘤病患(淋巴肉瘤、何杰金氏、淋巴及組織其他惡性瘤、白血病)
(六)感染HIV且最近一次 CD4 < 200 cells/mm3 者 。

符合上述條件之病友,可主動諮詢醫師。多數病友施打後沒有特別的不適感,少數病友會有些微噁心或疲倦感,為即時處理發生率極低的過敏性休克或輸注反應,需於輸注時持續監測並於輸注後於醫療單位觀察至少 1 小時。

目前藥品存放醫療院所部分如下,完整名單請見公費COVID-19複合式單株抗體領用方案

  • 北部

台大醫院(含台大癌症醫院)、台北榮總、三軍總醫院、振興醫院、馬偕醫院、萬芳醫院、雙和醫院、和信治癌醫院、亞東醫院、台北慈濟醫院、耕莘醫院、陽明交通大學附設醫院、林口長庚醫院、新竹馬偕醫院

  • 中部

         大千醫院、中國醫藥大學附設醫院、台中榮總、彰化基督教醫療財團法人彰化基督教醫院

  • 南部/東部

台大雲林醫院、成功大學附設醫院、奇美醫院、高雄長庚醫院、高雄榮總、義大醫院、高雄醫學大學附設醫院、花蓮慈濟

除了預防 也可用於治療確診者

長效型單株抗體不但可以增加免疫低下者的保護力,還可以用來治療「具重症風險因子且不需用氧」的輕症病患。根據臨床數據顯示,只要在出現症狀後的 5 天內投藥,可有效降低近七成 (67%) 的住院或死亡風險;如果是3天內投藥,則可大幅減少到近九成 (88%) 的住院或死亡風險,所以把握黃金時間盡早治療是關鍵。

  • 新冠治療藥物比較表:
藥名Evusheld
長效型單株抗體
Molnupiravir
莫納皮拉韋
Paxlovid
倍拉維
Remdesivir
瑞德西韋
作用原理結合至病毒的棘蛋白受體結合區域,抑制病毒進入人體細胞干擾病毒的基因序列,導致複製錯亂突變蛋白酵素抑制劑,阻斷病毒繁殖抑制病毒複製所需之酵素的活性,從而抑制病毒增生
治療方式單次肌肉注射(施打後留觀1小時)口服5天口服5天靜脈注射3天
適用對象發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人(18歲以上)的輕症病患。發病7天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與孩童(年齡大於28天且體重3公斤以上)的輕症病患。
*Remdesivir用於重症之適用條件和使用天數有所不同
注意事項病毒變異株藥物交互作用孕婦哺乳禁用輸注反應

免疫低下病友需有更多重的防疫保護,除了戴口罩、保持社交距離、勤洗手、減少到公共場所等非藥物性防護措施外,按時接種COVID-19疫苗,仍是最具效益之傳染病預防介入措施。若有符合施打長效型單株抗體資格的病患,應主動諮詢醫師,經醫師評估用藥效益與施打必要性。

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返老還童之術?——細胞外囊泡如何讓「年輕的血液」恢復「衰老的肌肉」?
查克爸
・2022/01/06 ・3096字 ・閱讀時間約 6 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

關於返老還童這件事,科學家再度探索到一些眉目了,有可能回復你青春的肉體,喔不是,應該說是恢復為青春狀態的肌肉!

眾所皆知,身體的肌肉量會隨著年紀增長,而且從 25 歲開始,人體每年減少的肌肉量比率約 1%[1],到了 60 歲以後,減少速度還會加快。因此,「返老」的一個關鍵,就是恢復肌肉的年輕程度,或是說,如何讓老化的肌肉,又一次擁有較強的再生能力。而如何使衰退肌肉「年輕化」,便是本次介紹的研究中,研究人員想要解開的謎題。

不過這個賦予肌肉恢復再生能力的方法,可能會讓各位有點驚訝,因為匹茲堡大學及其醫學中心的研究團隊,是讓較老的小鼠,接受年輕小鼠的血液,將衰老肌肉恢復年輕肌肉所有的特徵[2]。乍聽起來,是不是有點像武俠小說裡,需用血液為引的武功,或是傳說中會飲血且永保青春外貌的吸血鬼呢?

「肌」不可失,但肌肉流失卻是自然現象

當提到肌肉時,很自然地會與運動連結在一起,要有靈活的運動能力,強健的身體肌肉必不可少。偏偏現實如此殘酷,隨著年齡提高,我們的肌肉就是會逐漸地變小、變弱,不僅如此,連受傷後的癒合能力也一併變得較差。但你可能問:「我天生身強體健,每周還固定重量訓練,維持身體狀況,確保肌肉總量。都做到這樣了,肌肉還是會減少嗎?」是的,殘酷的事實再度襲來,歲數增加就會開始流失肌肉,但好消息是,有經常規律運動的各位,比起平常較少運動的人,肌肉流失的速度較慢。

而其他還有很多狀況也會造成肌肉流失,例如運動量太少或超量、來不及補充蛋白質、或是長期臥床缺少活動。如果你擔心自己或長輩的肌肉量不足,想知道有沒有評估方法嗎?有的,各國研究文獻指出,小腿圍跟肌肉量高度正相關,這時候要讓我們秀出小腿,量一量小腿圍,在臺灣一項大型研究成果顯示[3],當 50 歲以上的男、女性小腿圍,分別低於 34 及 32 公分時,就可能有罹患肌少症的風險。

既然大致知道人類肌肉老化的生理現象了,現在是時候來看看哪位「小神醫」能讓衰老的肌肉回春吧!

肌肉量隨著年紀增長而下降是自然現象。圖/Pixabay

用「細胞外囊泡」載回年輕的肌肉

研究團隊在血液中尋覓到的這位小神醫,就是近幾年在生技醫藥界火速受到重視竄起的小小明星,「細胞外囊泡」(Extracellular Vesicles, EVs)[4]。這個直徑僅 30-50 奈米的細胞外囊泡,為什麼會受到重視呢?其實,細胞外囊泡人人都有,身體各個細胞幾乎都會釋放這個顆粒,可以想像它是一個外層裹覆細胞膜的運輸裝置,內部載有蛋白質、脂質、DNA、RNA 和訊息因子等多種物質,且可以轉運給其他細胞,是細胞間交互作用及溝通的重要角色之一。換句話說,它參與細胞調控,與人的生理機制息息相關。

讀到這,你看到 EVs 與老化肌肉恢復再生能力的關聯了嗎?研究結果驗證,細胞外囊泡與骨骼肌恢復年輕有關,他們透過「異時性血液交換機制(Heterochronic blood exchange, HBE)」[5] 這一套換血方法,將年輕小鼠血液中的血清,連同 EVs 注射至肌肉受傷的老年小鼠體內,而與注射安慰劑的小鼠組別相比,肌肉受傷的實驗組小鼠,確實獲得了再生功能的強化。反之,若將年輕小鼠血清中的 EVs 去除呢?賦予受傷肌肉的回春能力也隨之消失。

細胞外囊泡可攜帶多種物質(示意圖)。圖/作者繪製

EVs 載運的貨物百百種,哪一個是回春關鍵?

既然可說細胞外囊泡是位小神醫,那它帶著許許多多不同的物質,就好比是各種特效藥了。接下來,我們就得問,到底哪一個才是恢復衰老肌肉的「靈丹妙藥」。研究人員進一步分析核酸、蛋白質以及脂質後,發現叫做「Klotho」的關鍵物質。數據表明,年輕小鼠的 EVs 中,所攜帶的 Klotho mRNA 較老化小鼠來得多,且 Klotho 蛋白質總量也有差異,因此下一步就要解讀 Klotho 與肌肉再生的關聯。

在此要先了解一下肌肉前驅細胞(muscle progenitor cell),或稱肌肉先驅細胞。這一類細胞與耳熟能詳的幹細胞有點相似,都能分化成特定細胞,但前驅細胞的功能少一點、可分化的類型也少一些,且會更專一地向某細胞族群分化,就像是這次關注的肌肉前驅細胞,顧名思義就與肌肉有關。

接著我們把 Klotho 蛋白質抓回來一起討論,有人稱這個蛋白質為「長壽蛋白」,已被確定是肌肉前驅細胞的調節蛋白,並發現當年輕小鼠的肌肉損傷時,Klotho 蛋白質的表現量會上升,而年老小鼠體中則是較為恆定不變的狀態[6]。研究不僅發現 EVs 會傳遞 Klotho mRNA 給肌肉前驅細胞,也能看到老年的小鼠,其 EVs 內的 Klotho mRNA 含量少,因而導致細胞中轉譯的 Klotho 蛋白質連帶較少,而這也解釋了肌肉衰老的部分成因。

顯微鏡下的骨骼肌纖維。圖/Wikipedia

推進肌肉年輕化的研究應用

假如這個首次發表的再生醫療領域研究成果,其結論是「發現細胞外囊泡能促使老化肌肉恢復再生能力」,無疑是個引人注目的發現,但想依循這個成果實際應用,可是會處處受限。

要記得, EVs 本身參與細胞調控攜帶的物質非常多,如果有一個肌肉再生療法,方法是直接注射自血液分離的 EVs,那可能發生什麼事?結果可能很美好,也可能非常糟,因為細胞將受到多種調控訊息的刺激,衰退的肌肉或許變年輕了,但其他細胞也不受控制,而這還沒談論異體移植的重重困難。

不過,這次成果值得注意,是因為研究團隊驗證 EVs 攜帶的 Klotho 有效用,那應用的道路就相對明確多了,就如同國際復健醫學中心(UPMC)的 Fabrisia Ambrosio 博士所說,他們未來的其中一個目標是,設計出載有特定貨物的 EVs,如此便有機會決定目標細胞的調控反應。換句話說,就是希望減少不可控的因素。當哪天成功達成這一步,以這個研究成果來說,人類也許便能利用 EVs 改善受傷肌肉的恢復功能、強化衰老肌肉的再生能力等。

不僅是肌肉,EVs 還可逆轉其他衰老現象

看到這,細胞外囊泡用於肌肉的各種應用方式,是不是慢慢在腦中描繪浮現了呢?不論是運動員肌肉受傷後的復原治療、年長者衰退肌肉的照護治療、長期臥床病患萎縮肌肉的再生醫學等,在未來都有可能被創造。

倘若單單使肌肉返老還童仍無法滿足,現有林林總總的研究證據顯示,EVs 還隱藏多種使人青春永駐的能力尚待開發,舉凡動脈硬化、關節軟骨再生、認知衰退的改善[7]等等都是。甚至人人聞之色變的癌症,也與 EVs 有關,因為癌細胞同樣會分泌細胞外囊泡。因此,科學家正試圖找出 EVs 內的特定物質,藉以當作標記物來篩檢癌症,例如臺灣有做肺腺癌快檢系統的研究[8]

細胞外囊泡的應用層面非常廣,所以可期待的是未來將有不少與 EVs 有關的醫療,讓人維持健康的生活,而研究者們也可持續深入做其他延伸研究。

參考資料

1. 身體質量指數(BMI)正常的人就不需要運動嗎!?

2. Sahu, A., Clemens, Z.J., Shinde, S.N. et al. Regulation of aged skeletal muscle regeneration by circulating extracellular vesicles. Nat Aging 1, 1148–1161 (2021).

3. Hwang AC, Liu LK, Lee WJ, Peng LN, Chen LK. Calf Circumference as a Screening Instrument for Appendicular Muscle Mass Measurement. J Am Med Dir Assoc. 2018 Feb;19(2):182-184.

4. Doyle LM, Wang MZ. Overview of Extracellular Vesicles, Their Origin, Composition, Purpose, and Methods for Exosome Isolation and Analysis. Cells. 2019;8(7):727.

5. Conboy, M. J., Conboy, I. M., & Rando, T. A. (2013). Heterochronic parabiosis: historical perspective and methodological considerations for studies of aging and longevity. Aging cell, 12(3), 525–530.

6. Sahu, A., Mamiya, H., Shinde, S.N. et al. Age-related declines in α-Klotho drive progenitor cell mitochondrial dysfunction and impaired muscle regeneration. Nat Commun 9, 4859 (2018).

7. Villeda, S., Plambeck, K., Middeldorp, J. et al. Young blood reverses age-related impairments in cognitive function and synaptic plasticity in mice. Nat Med 20, 659–663 (2014).

8. 以胞外囊泡(EVs)偵測肺腺癌細胞之快檢系統研發與驗證-肺腺癌胞外囊泡小分子核糖核酸腫瘤標誌的鑑定分析

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查克爸
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查克爸|醫學生物技術領域 碩士,現職是有點神祕,也與自然科學有關的評量工具研究人,專心將各種研究設計為科學教育評量工具的同時,也投入喜愛的科普領域。

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歲月在你的臉皮上留下了什麼?——追蹤各年齡層的膚況變化,揭露「凍齡」的關鍵原因
艾晞娜_96
・2021/12/01 ・4617字 ・閱讀時間約 9 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

已故日本演員樹木希林曾說:「我發現,以前的老人家都長得好好看啊。可是現代的人上了年紀之後,說的都是『抗老』這件奇妙的事情,……想盡方法做到『看起來不像是實際年齡』,連男性都是這樣呢。這種風潮的結果就是,無趣的老人愈來愈多了。」[1]

人體所有的器官都在出生的剎那,便踏上了老化之路,而皮膚作為人體與外界隔離的屏障,作為人體最大的器官,其老化最為直接可見。無怪乎許多人對「老化」的恐懼,表現在維持皮相的努力上。從諸多「(某女星)年過四十依舊超童顏」、「六十歲凍齡媽媽逆生長秘訣」、「五十歲性感女神身材崩壞」等類訊息亦可窺見人們對老化的恐慌。比起坦然面對自己的年齡並以「真面目」示人,追求凍齡到極致的無趣,顯然對我們更具吸引力。

在年齡增長的過程中,我們的肌膚究竟發生了哪些故事,能讓人第一眼見到你,就對你的年齡有一個基本的設想?

許多人追求凍齡的效果,一點都不希望被皮膚出賣了年齡。圖/Pexels

造成皮膚老化的因素有哪些?

造成肌膚老化的原因包括內在和外在因素。

內在因素與遺傳及代謝有關,其中最顯著的組織學變化發生於基底細胞層[2]。皮膚的結構分為表皮(epidermis)、真皮(dermis)、皮下組織(subcutaneous tissue)。表皮層又可分為角質層、透明層、顆粒層、棘狀層,及基底細胞等五層,其中基底細胞層位在表皮最深處。在肌膚新陳代謝的過程中,新細胞的生成便是來自基底細胞層的細胞分裂複製。研究發現在老化過程中,基底細胞的增生能力逐漸減弱,表皮於是日漸變薄,與真皮間的連結因而縮減,營養交換衰減,又回頭造成基底細胞的增生能力更差。

最主要的外在因素則是紫外光暴露。舉例而言,第 7 型膠原蛋白是表皮與真皮間,連結之纖維的主要成分。經過光照的肌膚,這些連結纖維的量顯著降低,角質細胞中,第 7 型膠原蛋白的 mRNA 也明顯比未受光照的肌膚要少。硫酸軟骨素(chondroitin sulphates)是真皮中重要的醣胺聚醣,會隨著老化而減少,皺紋於焉生成,而光照又會使硫酸軟骨素的減少加遽[3]

皮膚可以分成厚、薄兩種,薄的皮膚通常分布在多毛的部位,皮膚又可從外而內分成表皮、真皮、皮下組織以及更細部的構造。圖/WIKIPEDIA

橫跨 11 年的研究:追蹤老化對肌膚的影響

以上略述老化過程中,肌膚分子層面發生的故事。然而我們更關心的,或許是眼目可見的外在表現吧?

P&G,就是那個買下 SKII 的寶僑公司,做了一個橫跨 11 年的研究[4],分析比較一百多名健康日本女性在 1999 年及 2010 年的膚況。1999 年時,這些受測者的年齡分佈介在 5 歲到 64 歲間;到了 2010 年,他們的年齡來到 16 至 75 歲間。為了減少外在因素的干擾,被納入的這些受測者普遍為家庭主婦或室內工作者,日常多於室內活動,接收的紫外光暴露較少。且未曾接受雷射等醫美治療。

受測者依照 2010 年時年紀為十幾歲(10 人)、二十幾歲(12 人)、三十幾歲(12 人)、四十幾歲(23 人)、五十幾歲(23 人)、六十幾歲(15 人),以及七十幾歲(13 人)進行分層。

針對這些受測者的臉頰進行拍攝後,利用影像分析演算法,分析他們的皺紋、色斑、皮膚粗糙程度。此外,以膚質檢測儀量測臉頰角質的含水量,以經皮水分散失測定儀計算表皮水分散失,以多功能皮膚測定儀探測肌膚的機械性能(彈性和緊實度),於臉部清潔後 1 小時,以皮膚油脂測定儀測量額頭的油脂分泌,以色度計分析膚色。

由分析結果,探知肌膚於每個「十年」間的變化(十年之後 我們是朋友 還可以問候 只是那種溫柔 再也找不到擁抱的理由)

從童年到青少年,是皮膚最劇烈變化的階段

從童年(十歲以下)到青少年(十幾歲)最顯著的差異呈現在膚質變粗糙及毛孔增多。膚質變粗糙主要肇因於乾燥,以及不規則的真皮脊/真皮丘,在肌膚表面上造就了不規則的軌跡。毛孔則代表毛囊在肌膚表面可見的部分,十幾歲以後,隨著皮脂腺的發育而顯著增加,是變化相當大的一個參數,皮脂的分泌也於此時起益發增多。

從青少年(十幾歲)到成年(二十幾歲),膚質及毛孔的量一樣有顯著變化,另一個明顯的差異,則是色斑增多。

圖/參考資料四

將各年齡組的肌膚質地分數變化製成長條圖(見上圖。縱座標標示的分數愈高,表示肌膚質地愈粗糙。),會發現肌膚質地自十歲以下到二十幾歲間的變化幅度最為明顯;從二十幾歲到六、七十歲這個區間則未有重大改變。

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進入 30 歲,皺紋開始逐漸增生

從二十幾歲進到三十幾歲,色斑同樣增加了。(色斑的生成是由於紫外線暴露,過多的黑色素生成所致。事實上,從十幾歲起,一直到七十幾歲,色斑便持續以大鳴大放的姿態,在擴展領土,沒在客氣的!)此時,皺紋也開始出現,肌膚的整體亮度也減弱了。

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四十歲之後:皺紋與色斑常伴左右

從三十幾歲到充滿狼藉感的中年(四十幾、五十幾歲),色斑與皺紋仍在增長,(是的,皺紋與色斑一樣,都會持續擴展領域,伴你直到路終。皺紋反映了皮膚結構的改變,此改變肇因於真皮生理結構,包括表皮層下方的彈力蛋白及真皮層的膠原蛋白的退化。)肌膚又比三十幾歲更加暗沉,而三十幾歲與四十幾歲間的肌膚質地雖然差距不大,從四十幾進到五十幾歲,膚質的粗糙程度又加遽了。而在十幾二十幾歲時增加的毛孔,到三、四十歲時達到頂峰,隨後毛孔數量及皮脂的分泌量皆會減少。因此毛孔數量的變動在年輕族群較為明顯,年紀大了以後較無變化。

肌膚從中年(五十歲)到老年(七十歲)間的變化,引用鯨向海的詩句「此後,每當有人用各種邪惡手段/驚嚇我的時候/我都不會再恐懼了/因為……//你們想必已經知道了。」[5]應當不為過。皺紋增加、色斑增加都在意料之中;而且比起中年,膚質又更加粗糙了。感覺驚嚇恐懼嗎?不盡然。隨著年齡增長,此時更當看重的,當是生命的深度與廣度吧。畢竟,倘若一名六、七十歲的長者,肌膚仍保養得如同三、四十歲,面對各類事件,反應卻是愚昧膚淺,全然未有長者應有的氣度與格局,又有誰會真心感到尊敬與欽羨?

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另外,肌膚的泛紅程度在各年齡層的總平均間皆未有顯著差異。發黃程度僅在二十幾到三十幾歲間,以及三十幾到四十幾歲間有顯著差異,但從上方的長條圖看起來,發黃的整體分數從十歲以下到七十幾歲其實相距不大。

此研究並請 10 名觀察員針對這些受測者看起來比實際年齡老亦或比實際年齡年輕,進行主觀的分級評比,分數為 0 到 6 分,分數愈高,表示看起來愈年輕。(好殘酷!)

肌膚質地,是營造年齡印象的關鍵指標

取得評比分數後,利用迴歸分析探討各個皮膚光學參數對肌膚給人的主觀感受[註1](即一張臉給人的第一眼年齡印象)的影響。發現:色斑皺紋,以及肌膚質地對主觀印象的影響最大。

再依據這些主觀評分,將受測者肌膚分為「輕微老化」、「適齡老化」、「嚴重老化」三組。「輕微老化」組的膚況,相較於實際年齡,給人的印象最年輕。也就是說,人們見到這組的受測者,揣測的年齡最容易較該組成員的實際年齡輕。可進一步推想:人們第一眼見到「嚴重老化」組成員的臉時,最易高估他們的年齡。發現「輕微老化」組的肌膚含水量肌膚屏障功能(與經皮水分散失有關,屏障功能愈好,經皮水分散失愈低),以及緊實度 / 彈性皆遠比「肌膚嚴重老化」要高。

由此推估:希冀凍齡,可從維持肌膚含水量、減少經皮水分散失、增加緊實度及彈性做起。而由於色斑、皺紋,以及肌膚質地對他人的年齡印象影響最大,當你立志成為一個無趣的老人美魔女,請盡力避免皺紋生成、保養肌膚質地,並做好防曬以預防色斑形成。

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在皮膚的各項老化指標中,色斑皺紋,以及肌膚質地對主觀印象的影響最大 。圖/Pexels

想幫皮膚抗老?補充「膠原蛋白」是個選項

在此也提供一點抗老相關資訊。有關「服用膠原蛋白能否抗老?」許多專家的意見常是「膠原蛋白是大分子,經過消化、吸收的過程,已遭破壞,美肌效果有限。」然而,有學者執行了雙盲、隨機、安慰劑對照試驗[6],測試自鯰魚皮膚中萃出之膠原蛋白水解所得小分子膠原胜肽之口服效果。受測者服用了 6 週的膠原蛋白後,肌膚的含水量增加了;服用了 12 週的膠原蛋白後,魚尾紋變得較不明顯,肌膚粗糙程度降低,彈性也改善了。

亦有其他研究者於執行口服膠原蛋白臨床驗證後[7, 8, 9],發表了類似的功效。寫到這裡,好像變成膠原蛋白的葉佩雯了。然而此處更想表達的是:誠然許多美容保養產品的功效,在商業運作下,不免誇飾渲染,也未必需要急著全盤否定。且不妨先稍加調查研究,再決定要以什麼樣的態度面對這些資訊。

關於肌膚老化的分子層面,還有許多比如活性氧(reactive oxygen species, ROS)等分子的作用尚未於此文提及;既然提到活性氧,還有一種抗老化的方式叫作抗氧化。值得深入探究之事族繁不及備載,本篇僅簡單提及有關肌膚老化的梗概供參考。在此,謹祝大家在追求成為無趣的老人凍齡上萬事順利。

註解

  • 註 1 :該研究設定了一個 VIP 分數(完整名稱是variable importance in projection,或可翻為投射變數重要性)用以表示每個參數對部分最小平方(partial least squares, PLS)迴歸統計分析所估計的應變數貢獻程度。即利用迴歸分析探討各個皮膚光學參數對肌膚情況所帶進的主觀感受影響。翻成白話文來舉例,皺紋與毛孔各為一個參數,皺紋增長 1 釐米與毛孔比例增加 1%,哪個會讓旁觀者感覺年紀增長較多,那個參數的 VIP 分數就較高。依據演算的結果:色斑、皺紋,以及肌膚質地對主觀年齡判斷的影響遠高於其他參數。

參考資料

  1. 樹木希林 (2019)。離開時,以我喜歡的樣子。台灣:遠流。
  2. Zhang S, Duan E. Fighting against Skin Aging: The Way from Bench to Bedside. Cell Transplant. 2018;27(5):729-38.
  3. Contet-Audonneau JL, Jeanmaire C, Pauly G. A histological study of human wrinkle structures: comparison between sun-exposed areas of the face, with or without wrinkles, and sun-protected areas. Br J Dermatol. 1999; 140(6):1038-47.
  4. Miyamoto K, Inoue Y, Hsueh K, et al. Characterization of comprehensive appearances of skin ageing: an 11-year longitudinal study on facial skin ageing in Japanese females at Akita. J Dermatol Sci. 2011;64(3):229-36.
  5. 鯨向海 (2006)。精神病院。台灣:大塊文化。
  6. Kim DU, Chung HC, Choi J, et al. Oral Intake of Low-Molecular-Weight Collagen Peptide Improves Hydration, Elasticity, and Wrinkling in Human Skin: A Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled Study. Nutrients. 2018;10(7):826.
  7. Proksch E, Schunck M, Zague V, et al. Oral intake of specific bioactive collagen peptides reduces skin wrinkles and increases dermal matrix synthesis. Skin Pharmacol Physiol. 2014;27(3):113-9.
  8. Asserin J, Lati E, Shioya T, et al. The effect of oral collagen peptide supplementation on skin moisture and the dermal collagen network: evidence from an ex vivo model and randomized, placebo-controlled clinical trials. J Cosmet Dermatol. 2015;14(4):291-301.
  9. Bolke L, Schlippe G, Gerß J, et al. A Collagen Supplement Improves Skin Hydration, Elasticity, Roughness, and Density: Results of a Randomized, Placebo-Controlled, Blind Study. Nutrients. 2019;11(10):2494.
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艾晞娜_96
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閱讀雜食者。高雄醫學大學生理學研究所畢。 以好奇看待平淡生活裡的一切未知,持續探討那些涉及難以理解的物事,如果可以,我想用詩意的語言,一一向你述說。 聽說文藝女青年這種病,生個孩子就好了,但我至今尚未痊癒。有個部落格Miraculous Normality (https://minormality.blogspot.com/)