发育生物学论文
关键词： 生理年龄; 科学化健身;
历法年龄 (CA) 是应用最广泛的一种计时标志, 但不同个体在同一CA下某一性能计分数据范围很宽, 仅用CA来预测某确定个体的生理状态往往不准确。有人被认为是“未老先衰”, 也有被认为是“保养很好”, 因而导致围绕人们生理功能或身体状态推导出的一个更可靠的性能指标的设想。为处理老工人雇佣和退休问题而需要提供相对客观合理的标准作为依据, 世界卫生组织 (WHO, 欧洲局) 在1963年的基辅讨论会上推荐了采用测定生理年龄 (PhA) 方法的建议。WHO进一步于1970年颁布了一份判断人体PhA的报告, 归纳了当时可供使用的多种生理数据, 并给出了构建PhA指数的可能性建议[1]。我国进入老龄化社会的速度相当快, 预计到2050年将有4亿65岁以上老人 (其中80岁以上1.5亿人) [2]。十九大报告提出在“健康中国战略”框架下“积极应对人口老龄化”, 老年人健身活动科学化则成为切实的应用需求。PhA评测在为老年健身活动者提供个性化锻炼参考方面便具有了实践意义。本文通过对近年来国内外有关PhA方面的研究进行梳理。
1、 概 念
PhA一词最早于何时何地出现恐不可考。据相关文章表明Clark在1960年开展了生理年龄指数的研究, 金德初[3] (1984) 在其《争取“四龄皆寿”》一文中介绍了出生年龄即CA、PhA、心理年龄 (PsA) 与社会 (经济) 年龄 (SeA) 。CA是指出生后所经历的时间历程, 依据源于主观告知或者文件存根。而PhA多与生物年龄 (BA) 混用, 或许生理一词更适用于动物界。顾名思义, PhA是某类种群某个真实CA所对应的关键生理特征总和, 或是个体的关键生理特征总和比照群体相同CA下关键特征总和的对应值。即PhA其实是个比照群体特征的平均值, 先找到群体生物年龄下关键生理特征的平均值, 个体与之比照进而得到超过或未达的结论:超过谓之早熟或衰老, 未达谓之晚熟或年青。如何解读则要视具体情况和具体指标而定。
《北京日报》杂志中一文, 明显寓意着生理年龄有一个量化的数值[4]。而有文章提到:“……通过本研究发现, 健身气功锻炼能够提高老年人的呼吸能力、心功能及消化能力、肌肉的能力, 降低了老年人的生理年龄……”[5]。但文章中对PhA具体是多少、是什么没有提及。
2、 应用领域
2.1、 司法领域
我国人口基数大因而犯罪分子总体数量大, 全国检察机关2016年共批捕了各类刑事犯罪嫌疑人828 618人[6]。司法领域PhA鉴定的意义在于:一是校核个体主诉CA与真实生物年龄之间的偏差, 犯罪者有动力隐瞒真实的年龄而逃避惩罚;二是法医学通过尸体的生物学指标来推定死者年龄以帮助警方提供侦案信息。
2.2 、体育竞技领域
中国竞技体育界从足球到篮球再到体操项目经常爆发出“年龄门”丑闻, 对我们体育大国的国家形象及软实力与中华文化的传播, 均具有不容小视的负面影响[7]。建立统一规范的反年龄造假管理机制, 加大改年龄的违法成本, 强化人们公平竞争的体育观念, 打破改年龄的经济利益链条, 这些措施是管理的重要方向和对策。而用技术手段来鉴定嫌疑者的PhA, 无疑会具有很大震慑作用。
2.3、 儿童青少年发育
人类从出生到成年的生长过程中, 各项生理学 (及生物学) 特征变化明显。CA对应下的指标在不同地区、不同人种、不同时期也有一定的差异。通过调研与普查, 人们掌握一定条件下人的有关生理特征统计学数据。个体的检测指标与其CA对应的群体统计学数据相比较, 可给出生长发育的评估与建议, 如大众关心的儿童青少年身高问题。当儿童青少年出现身高低于同龄人均值时, 通过进一步的技术手段可以预测该个体是暂时发育迟缓, 还是确实存在未来身高不足的可能。若是后者, 现代家长往往愿意借助科学手段进行一定的干预。随着国家政治和社会的稳定, 经济的发展和教育的重视均会促进儿童青少年生长发育的加快[8]。故发展中国家往往更需要阶段性大规模调研普查以获得人群的生理学数据模型。
2.4、 中老年身体健康
衰老是所有生物生长发展的自然生理过程和不可避免的必然趋势, 人类作为整体而言衰老过程基本接近, 但个体间由于各种内外因素的不同而存在差别。即使是同一个体, 其各组织器官的衰退程度及进度也不尽相同, 即个体的PhA与实际年龄往往不同步。究其原因除自然环境、社会文化和遗传因素外, 个人生活习性的影响也很大。人们年纪大时很想知道自己的衰老进程, 知道PhA与实际年龄有何差异。利者促其保持与发展, 弊者努力避免与改善, 目的是使PhA小于CA以获得较高的生活质量[9]。
2.5 、保险领域
保险业有观点认为日历年龄并不能反映一个人的健康状况, 需要通过大量的个体来实现风险的分担, 因为保险人不能更好地“把握”投保人个体所面临的风险[10]。近年来基因、互联网、医疗技术、穿戴技术、人体量化、大数据等方面研究的深入, 使保险人更有效把握和量化风险因素成为可能, 这种可能可归结为PhA。这种个体PhA能够更有效地表明其所面临的健康风险及由健康引起的死亡风险。基于PhA精算定价的个性化健康风险量化, 在互联网经济模式下可能并不局限于概念而或有走向实践的前景。
3、 操作 (测试) 方法简介
3.1 、司法鉴定
对疑似成年罪犯的年龄进行客观的鉴定有着一定的需求却缺乏满意的精度[11]。当前我国应用骨龄鉴定技术来协助确定嫌疑人实际年龄, 虽不能精确到出生日期但可以将PhA确定在一定阶段内。而古代的验尸官 (仵作) 则根据尸体的外貌、皮肤、毛发等特征凭个人经验来给出无名尸的年龄估计。现代法医鉴定尸体年龄的方法往往有牙科学和人类学两种方法。
牙科学方法:牙齿是人体最坚硬的组织之一, 受遗传、地区、食物、年龄、营养、卫生习惯、疾病、外伤等影响具有一定个体特异性。因牙齿耐高温、抗腐败性强, 在高度腐败、白骨化无名尸、火灾焚烧炭化尸体识别中, 牙齿常常成为重要的法医学物证。通过观察牙齿大小、类别、形态、萌出及脱落时间、磨耗度等分析死者的年龄特征[12];人类学方法:人体毛发、皮肤纹理、骨骼等有明显种属及个人特征, 随年龄增长会出现规律性变化和性别差异, 因此可应用人类学理论与技术来进行人体信息识别[13]。
3.2、 青少年生长发育与体育文艺选材
骨龄广泛应用于预防医学、儿科学、体育文艺选材和用于核查运动员的真正年龄来决定其是否具备参赛资格。理论上这是某一生活年龄时期健康儿童群体骨骼发育程度的代表, 在数值上等同于这一儿童群体组的生活年龄[14]。对骨龄的判断是利用拍摄足、踝、膝、骨盆、肩、肘、腕、手等部位骨骼的X线光片来进行测读的, 其中以手、腕部骨骼的X线光片最为常用。
郭静[15]对骨龄的评测方法进行了归纳:计数法 (重点标志观察法) 、计测法、图谱法、评分法、计算机辅助评定骨龄法。主要应用在:确定影响人生长发育的主要因素、预测未成年人的最终身高、口腔矫形时机的把握、小儿内分泌疾病的诊断、青少年运动员选材。李果珍等[16]根据1 938名北京地区0～18岁儿童青少年的手部X线光片, 于1979年第一次制定了中国人骨龄的百分计数法。之后1992年国家体委以TW2法修改版为基础上制订了适合中国国情的骨骼发育标准——CHN计分法。2006年以百分位数法分别制定了TW3-CRUS、TW3-C腕骨和RUS-CHN骨龄标准, 称为《中国人手腕骨发育标准——中华05》[17]。
3.3、 中老年身体健康
成年之后人体的生理学特征往往趋于稳定呈现出缓慢变化的情形。故有学者认为人的CA在其成年后的预测能力大大下降[18]。PhA在老年人身体健康领域便有了切实的实践应用意义。袁床成[19]对日本山田博教授的成果进行了阐述, 给出了PhA的波动范围。见表1。
表1 历法年龄与生理年龄的偏差归纳
中国中医研究院附属西苑医院老年医学研究所基于卡特尔的智力理论开发研制了《智能生理年龄测试软件》[20], 虽然说文章标题中有“生理年龄”一词, 但其测试目标是卡特尔智力模型中的流体智力成分。姜虹等[21]调查了156名55岁以上的健康人, 测得10项定量指标值 (血压、肺活量等) 、8项定性指标值 (性别、职业、听力等) 和他们的CA, 采用数量化理论及方法估算他们的PhA, 得出了18个对应指标的系数模型, 并认为影响老化的最主要因素是血压。从回归分析方法而言, 笼统把不同性质的各种指标代入方程的做法似乎有待商榷。
王洪勋等[9]提出一套适用于50岁以上老年人的PhA测试方案, 采用脉搏、吸气、协调、记忆、老视、听力、活动能力、消化功能、大脑及体重共10项指标, 得出各指标PhA。整体PhA=心率年龄×0.2+吸气年龄×0.1+协调年龄×0.1+记忆年龄×0.1+老视年龄×0.05+听力年龄×0.05+活动能力年龄×0.1+消化功能年龄×0.1+大脑年龄×0.2+|1-实际体重/本人标准体重|×20。文中作者并没有给出该方案的理论支持或过程推导, 仅是直接给出测试方法与计算公式, 严谨性显得不足。在Moment等[1]的文章中, Costa和McCrae的结论是在减少数据的维度时, 因素分析是很不成功的。有研究[22]对650名 (20～96岁) 正常人14项生理检测进行了生理年龄的因素分析, 结论是因素分析未能提供存在一项足以代表PhA的一般性“年龄”因素。文中列举了1960～1978年有关PhA指数方面的研究, 表明研究者们声称在确定PhA的变量方面取得了不同程度的成功, 但在确定最恰当的特异性检测方面, 各家尚不一致。而在老年人身体健康评价方面, 希望获得年轻的“PhA”无异议成为共识。有报道称德国发明了生命信息衰老测定仪, 通过对人的听觉反应时间、视觉反应时间等11项生理学参数的检测, 可量化人体的衰老指标以反映人的PhA。
3.4 、保险业
保险业采用日历年龄原因在于:①日历年龄非常方便确定;②日历年龄不涉及隐私;③日历年龄具有唯一性。故而若在保险业领域推广应用PhA需要具备以下特征:①使用方法简单、快速、有效;②评估PhA不应该涉及隐私敏感信息方面;③在一定程度上PhA应该维持稳定。因而有学者提出手背纹作为PhA评价的依据, 理由在于:①真皮层与人的PhA的相关性很高, 而真皮层对于纹理变化起到支撑作用;②手背纹信息还包含了骨骼和关节的信息, 这二者也是进行PhA评估的关键因素;③循环系统的健康状况是PhA的一个重要参照, 而纹理密度及连接层次能反映循环系统的健康信息[23]。
张宁[10]使用数据灯塔计划健康因素库 (HFM) 370 000～420 000幅手背纹图片, 日历年龄涵盖15～52岁, 采用了相对成熟的卷积神经网络 (CNN) 来发现PhA。结果说明日历年龄相同的个体在PhA上存在巨大差异是一种普遍现象。其中最大正偏差 (PhA 51, 日历年龄34, 男性) 为17岁, 最大负偏差为11岁 (PhA 30, 日历年龄41, 女性) 。尽管保险业对评测PhA有现实的需求, 但在应用中的实际效果尚未看到令人满意的有效手段。
4 、总 结
生理年龄这个概念极易理解且在一些领域也有应用需求:有的需要获得受测者的真实年龄、有的则是需要了解受测者的生长发育状态、还有则是需要了解受测者的身体功能状态。在儿童青少年生长发育、司法鉴定、文体选材等领域, 骨龄检测是一个相对简便快捷准确可靠的指标 (指数) , 它在快速成长期的增龄性变化比较显着, 能够满足实践的需求。但二十世纪60年代后较大范围的研究没能提供在基础老化过程中获得一个一般性年龄因素的确切证据。骨龄检测应用相对广泛但似乎集中与成年前期, 而保险业采用手背纹检测测定PhA尚属研究探索。近年来也有些消息报道PhA研究有所进展, 英国 《每日电讯报》报道, 美国研究人员通过绘制104种平均寿命3个星期、处于不同年龄阶段的虫子的基因图谱, 首次将它们年龄增长时起积极作用的一组基因和“生物标志”分离出来, 研究人员可用它们作为科学依据同时判断实足年龄和PhA[24]。我国首都医科大学研究团队收集了中国汉族人群的多项人口学信息、生化及血液学检查指标, 并应用高效液相色谱-质谱联用技术检测血浆igg的n-糖基谱型, 建立了基于糖基化水平的年龄预测模型, 称只需5 ml静脉血便能确定人体的“生物年龄”[25]。但目前上述成果尚未形成得到实践检验的广泛应用。
在老年人健康领域, 采用单一指标或因素表达PhA (功能年龄) 很显然不具备足够说服力。前人众多采用了不同的指标体系对PhA做了模型构建, 并未形成观点一致、较为简洁可行的PhA测试方法, 以用于老年人的功能状态检测。近年来我国大力发展全民健身, 在国民体质活动中积累了大量的测试数据。在理论上可以利用大数据来构建PhA模型, 在实践应用上则可以给出个体的PhA, 给出个性化体育锻炼建议处方, 更加精准地为老年人身体活动提供指导, 提升生活品质。在探索和应用生理年龄评价方法时, 需要明白生理年龄应是一与社会发展水平及种族乃至地域特征有关联的综合性指标, 研究PhA本应基于阶段性大范围体测数据分析基础上进行, 如此得出的PhA概念方才具备一定的实践应用价值。
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