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机体在衰老过程中的变化

作者: Richard W. Besdine, MD, Professor of Medicine, Greer Professor of Geriatric Medicine, and Director, Division of Geriatrics and Palliative Medicine (Medicine) and of the Center for Gerontology and Healthcare Research, The Warren Alpert Medical School of Brown University

在衰老过程中,机体的每一个细胞和器官都在发生变化。这些变化导致了功能和外观的变化。

细胞老化

随着细胞老化,其功能逐渐减退。最后,细胞死亡。这是机体运行的常态。

衰老细胞之所以会死亡,是因为有一个程序在控制它们。这个程序是由细胞的遗传基因决定的,并由某种触发机制来引发。这种程序性的死亡,被称之为细胞凋亡,类似于细胞的“自杀”。细胞老化就是触发凋亡的诱因。衰老细胞必须死亡为新细胞空出位置。其他触发凋亡的诱因包括细胞数量异常或细胞受损。

有些衰老细胞死亡是由于它只能分裂有限的几次。这种限制是由基因决定的。当一个细胞不能再分裂,它们就越变越大,存在一定时间,最后凋亡。这种限制细胞分裂的机制在于一种叫做“端粒”的微小结构。在细胞分裂前期,端粒用来移动遗传物质,细胞每分裂一次,端粒就缩短一些。最后,端粒变得非常微小,细胞不能再继续分裂。

有时,细胞在受到损伤后直接死亡。这些损伤可能来自于辐射、光照以及化学药物,也可能来自于细胞本身正常活动的“副产品”,比如细胞产生能量时所释放的自由基。

你知道吗……

  • 疾病比衰老更多带来功能缺失。

器官老化

器官功能状态取决于细胞的功能状态。老的细胞功能状态欠佳,在某些器官中,细胞死亡后不能再生,细胞数量就会不断减少。睾丸、卵巢、肝脏和肾脏的细胞随着年龄增长其数量明显减少。当细胞数少到一定程度,器官功能就会受到影响。所以,绝大多数器官的功能都很随着机体老化而衰退。然而,不是所有器官都丢失大量细胞。大脑就是典型的例子。健康的老年人脑细胞数量不会明显减少。但是脑中风、阿尔采默病和帕金森病患者则损失了大量脑细胞。

一个器官功能下降,不论是正常衰老还是疾病所致,均会影响另一个器官的功能。例如,肾动脉粥样硬化导致狭窄,肾脏的血供减少,继而影响肾功能。

衰老的最初征兆,常常出现在肌肉骨骼系统。眼和耳的功能也早在中年就开始出现变化。人体大多数功能在30岁之前达到峰值,很快就出现逐渐而持续的下降。当然,大多数器官功能都还是非常“胜任”的,因为,器官功能的总容量从一开始就大于机体的需要,这叫做功能储备。举个例子,假如肝脏的一半受损,剩下的肝组织也完全可以维持正常的肝功能。所以,疾病会带来比正常衰老更多的功能丧失。

即便如此,功能下降意味着老年人不能更从容的应对各种应激,包括重体力劳动,环境温度剧烈变化和疾病等。同时也使老年人更容易发生药物副作用反应。

骨关节

骨组织变得疏松,脆性增加且易折断。对于女性,更年期后雌激素水平下降会加速骨密度的下降。在骨质形成,降解,重塑这一正常过程中,雌激素有助于防止过多的骨质降解。

骨质变得疏松,一部分原因是由于其中钙(使骨质坚硬)含量减少。钙总量减少说明机体从饮食中吸收的钙减少。同时,维生素D(帮助机体提高钙的利用率)的水平也会轻度下降。这些变化多出现在髋部的大腿骨(股骨),腕部的前臂骨(桡骨、尺骨)和脊柱骨(椎骨)。

如果这些变化发生在脊椎骨上部,就会导致头部前倾,咽部受压,吞咽会变得困难,窒息也更容易发生。椎骨密度下降,其间的软垫组织(椎间盘)失去水分变薄,导致脊柱缩短。所以,许多老年人变矮了。

关节之间的软骨由于常年磨损和牵拉而变薄,关节面不如以前光滑,整个关节也更容易受伤。关节慢性劳损或反复损伤会导致关节炎,这是老年期极其常见的疾病。

韧带(把关节连在一起)和肌腱(把肌肉附着在骨上)失去弹性,关节变得紧或僵硬。肢体活动变得不灵活。韧带更容易撕裂,而且一旦发生,其愈合将会很困难。所有这些变化都是由于构成这些韧带和肌腱的细胞的活性降低了。

肌肉和脂肪

肌肉组织的总量(肌总量)及强度都会下降。这一过程被称作肌肉衰减。从字面意思讲就是肌肉减少。肌总量下降从30岁左右就开始了,并会持续一生。到75岁只剩下青年时期最高峰时的一半。这一现象可能是因为使用率下降,肌肉开始萎缩;同时生长激素睾酮及睾酮水平的下降也是原因(此二者可以促进肌肉发育)。肌肉失去快速收缩能力,因为快速收缩的肌纤维较慢速收缩的肌纤维减少的更多。

绝大多数老年人都会保持足够的肌肉数量和力量来完成必要的生理功能。许多老年人仍然非常健壮。他们常常出现在竞技场上感受活力带来的愉悦。然而,即便是最强壮的人都会体会到衰老带来的变化。

你知道吗……

  • 为了弥补严格卧床一天损失的肌量,老年人需要进行两周的锻炼。

规律的体育锻炼可以强化肌肉,同时部分克服或显著延缓肌量和肌肉力量的减少。在针对肌肉力量的锻炼中,肌肉对抗重力所产生的阻力(俯卧撑或仰卧起坐),重量或橡胶带的弹力而收缩。如果经常进行这种运动就会增加肌量和肌肉力量。相反,静息状态,尤其是疾病期间卧床休息可以大大加快肌量的减少。在静息状态下,老年人比年轻人更容易损伤肌量和肌肉力量。比如,为了弥补严格卧床一天损失的肌量,老年人需要进行两周的锻炼。

到了75岁,机体脂肪的含量是年轻时的两倍。大量脂肪增加了出现健康问题的风险,比如容易患糖尿病。脂肪分布也有所变化,从而改变了躯体的形态。老年人科学饮食和规律锻炼可以防止机体脂肪过快增加。

在衰老过程中会发生一下变化。

  • 晶状体变硬,对近距离物体对焦能力下降。

  • 晶状体变浑浊,光线较暗时视物困难。

  • 光线变化时,瞳孔的反应变慢。

  • 晶状体黄染,影响对颜色的识别。

  • 视神经细胞数量减少,影响视觉的深度感。

  • 泪腺分泌减少,眼睛干涩。

视觉变化常被认为是衰老的最初征兆。

晶状体的变化会导致一些情况:

  • 近距离视觉受损:从40岁开始,许多人发现,看清60厘米以内的物体变得越来越困难了。这种情况叫做老花眼,是由于晶状体变硬导致的。通常情况下,晶状体通过改变其形状来对焦。变硬的晶状体对近距离物体对焦变得困难。最终,几乎所有人都需要专业眼镜来帮助阅读。这种眼镜可能是双光眼镜(近视远视两用眼镜)或者是变焦镜(拥有可变焦的镜头)。

  • 对光线亮度的要求更高:随着年龄的增长,晶状体的透光度下降,弱光下看清物体变得困难。晶状体浑浊意味着透过它投射到视网膜上的光线减少。同时,视网膜上感光细胞的敏感性也有所下降。一般来说,阅读时需要的光线亮度在60岁是20岁的3倍。

  • 颜色感知的变化:这种变化部分是由于晶状体黄染引起的。颜色不再明亮,而且不同颜色之间的区别也不太明显了。蓝色变得灰暗,就像被水洗掉色了一样。这种情况对大多数人不会造成大的影响。但老年人阅读蓝色纸上的黑色字体或阅读蓝字将会变得很困难。

瞳孔的光反应也变得迟钝。瞳孔通过扩大或缩小来调节射入光线的多少。瞳孔反应迟钝会使老年人在最初进入暗室时看不清事物。或者在突然进入明亮环境时暂时失明。老年人对强光非常敏感,但是这种敏感多数是由于晶状体浑浊和白内障造成的。

你知道吗……

  • 阅读时需要的光线亮度在60岁是20岁的3倍。

细节方面,包括阴影和色调变得更加难以分辨,这可能是由于视觉神经细胞的减少所致。这些细胞负责将视觉信号从眼部传入大脑。这种变化影响了对视觉深度的估计,从而影响了对距离的判断。

老年人经常会在视野中看到小黑点飘来飘去。这些小黑点是眼中正常液体凝固而成的小碎屑。这种现象叫做“飞蚊症”。飞蚊症并不会严重影响视觉,除非碎屑的数量在短期内大量增加。

眼睛变得越来越干涩。这是因为那些能产生润滑液体的细胞数量在减少。泪液分泌也减少了。

眼睛的外观也出现了以下变化:

  • 眼球的白色部分(巩膜)微微变黄,或者略显褐色。这是由于长年暴露在紫外线、风和灰尘中导致的。

  • 巩膜上会出现散在的色素点,尤其好发于深色皮肤的人种。

  • 眼球表面会出现一个灰白色的圆环,叫做“老年环”,这个圆环是钙质和脂质沉积导致的,一般不影响视力。

  • 由于眼周肌肉松弛和肌腱延伸,导致下眼睑下垂并与眼球分离。这种情况(被称作睑外翻)影响了眼球的润滑,导致干眼症。

  • 眼周脂肪减少导致眼球内陷。

大多数听力改变取决于噪音暴露的严重程度,长期处在高分贝的噪音中可以明显损害听力。但是,有些听力改变是由于衰老引起的,与噪音暴露关系不大。

随着年龄增长,对高调的声音变得不敏感,这种由衰老引起的听力损失叫做老年性耳聋。比如,小提琴的声音就不再清晰了。

你知道吗……

  • 对存在听力困难的老年人,吐字清晰的发音要比大声说话更有效。

  • 高调音—老年人听起来更困难。

老年性耳聋的最终后果就是理解困难,老人们总是认为别人在喃喃自语,即使再大的声音也无济于事。之所以会出现上述情况,是因为许多辅音(比如k,t,s,p和ch)都属于高调音,而辅音是人们辨别字词的重要环节。元音音节属于低调音,更容易被听到。所以,要想让老年人听得更清楚,清晰的发音比仅仅提高音量更有效。因为男性的声音更低沉,所以比女性和儿童的声音更容易被听到。慢慢的,即使是低调的声音,听起来也变得困难了。

许多老年人在嘈杂的环境中会出现听力障碍。同时,耳屎的增多也会影响听力。

口鼻

通常情况下,人们到50岁左右开始出现味觉和嗅觉的下降。这两种感觉可以让人充分体会食物的美味。舌头仅仅能够分辨5中基本的味道:甜,咸,酸,苦以及一种被认识不久的味觉---鲜味(一般被描述成“香的”或“可口的”)。嗅觉可以分辨更细微的味道或混合的味道(比如樱桃的味道)。

舌根部的味蕾数量和敏感度随着年龄的增加而降低。但相对于酸和苦,更影响对甜和咸的感受。嗅觉的下降是由于鼻粘膜变薄,变干导致的。而且,神经末梢的功能也退化了。当然,这种变化是轻微的,通常只会影响精细嗅觉。由于上述变化,许多食物似乎变苦了。具有清淡味道的食物也变得无味了。

口腔越来越经常地感到干燥,部分原因是因为唾液减少,口干进一步降低味觉。

牙龈逐渐萎缩,牙齿深部暴露在食物残渣和细菌中。牙釉质磨损明显。这些变化结合口腔干燥使牙齿更容易出现腐蚀。龋齿也更容易发生。牙齿脱落也变得更易发生。

鼻子变得瘦长,鼻尖下垂。

皮肤

皮肤逐渐变薄,变干,失去弹性而出现细小皱纹。长年暴露在阳光下大大增加了出现皱纹的可能,同时也使皮肤变得粗糙且出现斑点。较少接触阳光的人看上去更年轻。

皮肤出现上述变化部分因为老化的机体细胞产生的胶原(一种坚韧的纤维组织)和弹性蛋白(使皮肤有弹性)较以前减少,皮肤因此变得更容易出现皲裂。

皮下脂肪变薄。皮下脂肪就像皮肤的垫子,提供保护和支撑。皮下脂肪同时有助于维持体温。所以,当脂肪层变薄,皱纹就更容易出现,对寒冷的耐受程度也会降低。

皮肤上的神经末梢减少,对疼痛、温度和压力的敏感度降低,因此也更容易受伤。

汗腺及血管减少。皮肤深层的血流减少。致使机体不能有效地把深部的热量通过血流传送到体表。机体散热减少,对体温的调节功能下降。所以中暑更为常见。由于血流减少,皮肤的愈合能力下降。

黑色素细胞数量减少,皮肤对紫外线的抵抗力下降。较大的褐色斑点(老年斑)多出现在暴露部位,也许是因为皮肤对机体垃圾的移除能力下降导致的。

皮肤在阳光照射下产生维生素D的能力下降,从而使维生素D缺乏的风险增加。

神经系统

脑细胞的数量明显减少。但大脑可以通过以下方式代偿这种损失:

  • 神经细胞数减少了,但神经细胞之间的连接增加了。

  • 在大脑的一些区域,可能产生新的脑细胞。

  • 即便是年老的人,大多脑力活动都由远远大于需要数量的脑细胞参与完成—一种被称为“多余”的特点。

神经递质(传递神经信息的化学物质)的水平发生了改变。大多数神经递质都减少了,但也有一些增加了。神经细胞接受神经信息的受体数量也在减少。脑部血流减少。上述这些年龄相关的变化导致脑功能降低,从而使老年人行动缓慢。但是如果给以充分的时间,老年人还是可以完成一些精细的工作。词汇量,短时记忆,学习新事物的能力以及复述能力在70岁以后都明显减弱了。

60岁以后,脊索内细胞数量开始下降,通常这种改变不影响力量和感觉。

你知道吗……

  • 大脑可以通过多种方式代偿因脑细胞减少带来的功能损失。

随着机体的衰老,神经传递信号的速度明显降低。通常这种变化很小且不易被感知。而且,神经可以进行缓慢的不完全的自我修复。所以,老年人如果发生神经损伤,感觉和力量都会受到影响。

循环系统

心脏和血管越来越僵硬。心脏充盈变得缓慢。当大量血液灌注时,僵硬的动脉血管不能有效扩张,这样就会导致高血压。

尽管有上述变化,一个健康老化的心脏仍然可以工作良好。年轻和老化心脏的区别仅仅在其需要强烈活动以泵出更多血液时才显现出来,比如在运动或生病时。老化的心脏不能像年轻心脏那样在短时间内加快心率,泵出更多的血液。所以老年运动员的表现要比年轻运动员差得多。但是规律的有氧训练可以提高老年运动员的成绩。

呼吸系统

呼吸肌(比如膈肌)的力量减弱。肺泡和肺毛细血管减少,氧的交换随着减少。肺弹性减低。上述变化对于一个不吸烟且没有肺部疾病的人来说并不影响其日常活动,但参加体育锻炼就有些困难了。在高海拔地区(那里氧气稀薄),呼吸会更加困难。

肺部对感染的抵抗力下降,部分是因为清理呼吸道微生物的细胞功能下降。咳嗽有助于清理肺部,但在老年人,咳嗽反射也减弱了。

消化系统

总体上说,消化系统相比机体其他部位更少受到衰老的影响。食道的肌肉收缩力减弱,但不影响食物通过。胃排空时间轻度延长,而且由于胃的弹性下降,不能像以前一样容纳更多的食物。但上述变化在大多数人身上并不明显。

某些变化也会给人带来麻烦。消化道产生乳糖酶(一种帮助消化乳类的酶)减少,使老年人不能耐受奶制品(乳糖不耐受)。当他们进食乳制品后会出现腹胀,腹泻和产气增多的现象。

食物残渣在大肠内的运动减慢,可能导致老年人便秘。

肝细胞数量减少使肝脏逐渐变小。流经肝脏的血流减少,帮助机体代谢药物及其他物质的酶的效力降低,导致肝脏的解毒功能下降。某些经由肝脏分解的药物,其作用时间延长了。

泌尿系统

肾细胞数量减少,肾脏体积变小。肾血流减少。从30岁开始,肾脏过滤机体垃圾的功能开始下降。随着时间推移,肾脏滤出水分过多,滤出盐分过少,使机体更容易发生脱水。即便如此,肾脏功能仍能从分满足人体正常需要。

尿路的某些改变使排尿控制变得更困难:

  • 膀胱的最大容量减小,所以老年人排尿次数增加。

  • 膀胱肌肉可能会毫无预兆的收缩(变的过度活跃),无论病人是否需要排尿。

  • 膀胱肌肉衰弱,会导致膀胱无法完全排空,更多的尿液在排尿后留在体内。

  • 尿道括约肌力量减弱,不能有效地防止漏尿。所以老年人容易出现尿急症状。

以上这些变化是老年人容易出现尿失禁的一个原因。

女性尿道变短,尿道壁变薄。这于更年期雌激素水平下降有关。雌激素水平下降也会导致女性泌尿系统的其他变化。

男性前列腺肥大。有时增大的前列腺导致排尿困难和膀胱排空受阻。所以许多老年男性出现排尿费力,尿频和尿滴沥(不能形成完整尿流)。老年人更易出现排尿困难,导致尿潴留。

生殖系统

女性

衰老导致的性激素水平改变在女性更加明显。对女性来说,大多数更年期的症状都与之有关。随着女性性激素(尤其是雌激素)水平下降,月经停止了,怀孕也不再可能。卵巢和子宫萎缩。阴道组织变得薄弱,干涩,弹性下降(萎缩性阴道炎)。

乳房松弛、下垂及更多的纤维组织,乳房肿块变得不易被发现。

你知道吗……

  • 乳房随着年龄增长发生变化,这些变化可能导致乳房肿块不易被发现。

有些变化(比如激素水平下降和阴道干涩)开始于更年期,可能会影响性活动。但对于大多数女性来说,衰老不会显著影响性快感。

男性

男性激素水平的变化较为缓慢。男性性激素睾酮水平下降导致精子数量减少和性欲减低,但这种变化是相对平缓的。尽管阴茎血供减少,但大多数男性终生都能保持勃起功能并能达到性高潮。但是勃起不再持久,硬度也会降低,而且需要更多的性刺激。二次勃起需要更长的时间。勃起功能障碍(阳痿)随着衰老越来越多见。

内分泌系统

内分泌系统产生的一些激素,其水平和活性都有所下降。

  • 生长激素水平下降,导致肌肉体积下降。

  • 醛固酮水平下降使脱水更容易发生。这一激素有助于机体保持水钠。

  • 胰岛素(有助于控制血糖水平)效力减低,生成减少。胰岛素可以使血糖向细胞内转移,胰岛素并进一步转化为能量。胰岛素的变化是指大量进餐后血糖水平明显上升,恢复到正常的时间延长。

对大多数人来说,内分泌系统的变化对整体健康没有显著的影响。但有些时候,也会导致某些健康问题等风险增加。比如,胰岛素水平和功能变化会增加导致2型糖尿病的风险。

造血系统

活性骨髓(血细胞的来源)的总量减少,血细胞生成减少。尽管如此,骨髓的造血功能仍能维持正常所需。如果机体对血细胞的需求大量增加,问题就产生了。比如在贫血,感染和失血的情况下,骨髓的造血功能就无法满足机体的需要。

免疫系统

免疫系统的细胞活动缓慢。它们识别并攻击外来物质,比如细菌和其他微生物,甚至包括肿瘤细胞。免疫功能下降可以部分解释衰老带来的一些现象:

  • 肿瘤在老年人群中更常见。

  • 疫苗对老年人的保护作用减弱。

  • 一些感染,如肺炎和流行性感冒常发生在老年人身上,且容易导致死亡。

  • 过敏症状变得不太严重。

尽管免疫功能下降,但自身免疫性疾病变得常见。随着机体老化,免疫系统不能更好区分自身组织或外来物质,从而对自身细胞进行攻击,这就是自身免疫反应。

机体老化:正常变化

现象

原因

神经功能

记忆困难,用词不准确

难以集中精力

学习新事物困难

神经细胞释放不同量的神经递质,接受神经信号的受体减少。神经细胞发送和处理神经信息的能力变差,速度减慢。

生理活动

平衡能力下降

内耳控制平衡的结构变得僵硬,并逐渐退化。

控制平衡的小脑可能退化。

站立时感到头晕或眩晕

心脏不能适应体位变化,从而不能为大脑提供足够的血液。

神经系统对心脏的调节减弱。

血管不能充分收缩以维持站立时的正常血压。

肌肉力量减弱

肌肉纤维的数量和体积变小。

机体分泌生长激素和睾酮(对男性来说)减少,此二者有助于维持肌肉的力量。

运动困难

灵活性降低

关节润滑液产生减少

关节软骨僵硬,磨损。

肌腱和韧带变得僵硬,强度减低。

肌肉组织减少,被脂肪和纤维组织代替,强度减弱且肌肉变得僵硬。

高强度的运动困难

运动时,心脏不能提供足量的血供。它不能像以前那样快速跳动及泵出血液,部分是由于心脏和血管的弹性下降,变得僵硬。而且,心脏对控制它的生化信息反应减慢、变差。

运动时,肺部不能提供足够的氧供。肺活量下降。

感觉功能

需要老花镜镜

晶状体变硬,对近距离物体对焦困难。

弱光下视物困难

视网膜对光线的敏感性下降。

晶状体透光度下降。

对光线变化的适应性减弱

瞳孔对光线变化的反应变慢。

晶状体的浑浊部分使得凝视增加。

干眼症

产生润滑液体的细胞数量减少。

泪液分泌减少。

理解语言困难

老年性听力损失逐渐恶化,尤其是对高频声音(包括对理解语言有重要作用的辅音音节)的影响更大。

听力下降

老年性听力损失恶化。

耳屎沉积。

味觉下降

味蕾数量减少,敏感度下降。

鼻粘膜变薄,变干,嗅觉神经末梢老化。使老人感觉气味的能力下降。

口干

唾液分泌减少。

进食问题

吞咽困难

口干。

吞咽肌肉群力量和协调性下降。

牙齿缺失或义齿使食物不能充分被咀嚼,导致食物团块过大,不易被吞咽。

脊柱上段变形,导致头部前移,压迫咽喉部。

进食兴趣下降

味觉下降,导致食物缺乏味道。

嗅觉下降,导致食物缺乏味道。

口干,味觉受损。

牙齿缺失,义齿或咬肌力量减弱导致咀嚼困难。

吞咽困难。

皮肤和头发

皱纹

皮肤皲裂

皮脂垫变薄。

使皮肤富有弹性和韧性的胶原和弹性蛋白产生减少。

皮肤干燥

皮脂腺分泌减少。

皮肤瘀斑

皮肤血管脆性增加。

伤口愈合缓慢

皮肤毛细血管减少。

促进愈合的细胞数量减少,功能下降。

体温调节受损

有助于维持体温皮下脂肪层变薄。

汗腺数量减少,分泌汗液减少。出汗有助于降低体温。

皮肤血管数量减少,经由深部流向体表的血液减少,从而使机体散热功能下降。

感知功能下降,痛觉敏感度下降

皮肤感觉神经末梢数量减少。

头发变得灰白

头发的毛囊产生黑色素减少。

头发变细,脱落

头发是周期性再生的,头发生长缓慢,有些毛囊不再有新发生长,导致头发变得稀疏。

性功能

阴道干涩

雌激素水平降低。

勃起等待时间长,不持久,硬度下降

睾酮水平降低。

阴茎血供减少。

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