衰老的生物学理论
衰老的生物学理论很多，概括起来可以分为两大类，即随机理论和非随机理论。随机理论认为衰老是由于机体内部和外部各种随机性损伤的积累所致，损伤累积到一定程度就导致机体衰老、死亡，具有被动性。非随机理论认为衰老主要起源于机体的遗传特性，是细胞程序性凋亡不可避免的结果，外界的伤害可以促进衰老的发生，具有主动性。
一、随机理论
（一）基因理论
基因理论是衰老生物学理论中的主要理论，基因理论的代表研究有细胞定时老化论与基因突变论。基因突变论认为衰老是体细胞发生自发性突变或细胞DNA复制异常，造成老年人体内细胞特性的改变，细胞功能也随之受到影响，使得老年人出现各种衰老的表现。基于基因突变论的观点，科学家们在无脊椎动物模型上进行了一系列抗衰老研究，综合1990—2008年在无脊椎动物模型上进行的抗衰老研究，主要取得了以下进展：线虫和果蝇，还有大鼠的单基因突变能够延长寿命。这样的基因很多，但目前能观察到的多数都是那些能消除或减弱其基因产物，导致衰老延缓或寿命延长的基因。这一研究结果说明，单基因在突变的过程中，保留了那些能消除或减弱细胞代谢产物的基因，它们成为机体内部清除或减弱细胞代谢废物的清道夫，从而延缓衰老，增加寿命。那些能延缓衰老的基因通常都是被正常动物用来感知并应对营养环境贫乏的基因。这一研究结果为维持相对低热量食物可延缓衰老进程，提供了循证依据。那些在动物实验中发现的可延长寿命的基因突变，可增强动物对致死性损伤的耐受性，如重金属、紫外线辐射、高温、氧化剂及能损伤DNA的化学物质等。这一研究结果提示，增强对有害物质的抵抗力可以延缓衰老。把衰老、应激和营养信号联系在一起的三相关联有很深的进化烙印。这一研究结果说明应激反应（如抵抗有害物质的侵袭）、营养、衰老三者之间并非简单的关联，而是在漫长的生物进化过程中，通过复杂的细胞代谢形成的精细融合。如果能完全破解这些精细融合，或许能带来抗衰老研究的重大突破。
（二）分子交联理论
机体的蛋白质，核酸等大分子可以通过共价交叉结合，形成巨大分子，这种巨大分子难以酶解，堆积在细胞内部，干扰细胞的正常功能。这种交联反应可以发生在细胞核DNA上，也可以发生在细胞外的蛋白胶原纤维中。细胞的正常功能被这些巨大分子破坏，导致机体衰老表现。
（三）自由基理论
自由基理论最早由哈曼1956年提出，该理论认为衰老过程起源于自由基对细胞及组织的损害。衰老的自由基理论同时涵盖损伤累积衰老理论和基因程序理论。自由基理论是目前最受关注的老化理论之一，80%～90%的老化性、退行性疾病与自由基有关，如恶性肿瘤、老年失智症、帕金森病、肌肉营养不良、皮肤黑斑沉积、皱纹形成、哮喘、肺气肿、白内障、黄斑病变、退化性心脏病、脑卒中、溃疡、类风湿关节炎、多发性硬化等。
自由基，也称“游离基”，是光热等外界因素造成化合物分子的共价键发生断裂后形成的不成对的电子团或基团，是多种生化反应的中间代谢产物。自由基分为外源性和内源性两种。外源性自由基是人体从外界环境中吸收获得，如电离辐射和大气污染、某些药物（抗结核药、解热镇痛药、类固醇激素等）、重金属离子污染、杀虫剂或久置于空气中的植物油等均会造成自由基含量增加。内源性自由基是机体代谢的中间产物，90%由线粒体产生。自由基通过以下作用导致衰老。
1.损伤蛋白质
自由基可导致多种生物大分子的结构改变，其中蛋白质的氧化被认为是最重要的改变。蛋白质是有机物的主要成分，扮演着受体、载体、酶和转录因子、细胞支架等重要角色，是自由基的主要攻击目标。自由基能够直接氧化破坏蛋白质，引起蛋白酶失活；产生异质性蛋白质引起自身免疫反应；改变蛋白质的理化性质，减少血液与组织间的交换，加速组织器官衰老退化；引起核酸的氧化和交联，遗传信息不能正常转录和翻译，蛋白质的表达降低或产生突变。
2.损伤生物膜
自由基可引起生物膜脂质发生过氧化反应，使其中的不饱和脂肪酸发生过氧化破坏膜结构，使膜功能受损，细胞器发生功能障碍。在此过程中产生的脂质过氧化物降解形成的丙二醛可与氨基酸、核酸等形成脂褐素导致生物分子内部或生物分子之间发生交联，DNA复制出现错误，引起细胞坏死、机体衰老。
3.线粒体DNA（mtDNA）氧化损伤
mtDNA是裸露的，缺乏恢复系统，位置靠近自由基的产生部位，更易受到氧化损伤。由于mtDNA无非编码区，在转录过程中，氧化损伤导致的突变会全部转录，损伤因此而累积。
综上，自由基理论的核心观点认为细胞代谢所产生的自由基不断累积，造成细胞损伤是衰老产生的根本原因；造成细胞损伤的自由基是氧自由基，线粒体产生大部分的活性氧基团（ROS），因此线粒体作为细胞呼吸和氧化的中心与衰老密切相关；在体内维持适当的抗氧化剂和自由基清除剂可延长寿命和延缓衰老。
（四）损耗理论
细胞损耗理论于19世纪末由魏斯曼提出，在比较一连串长生不死细菌原生质与有限生命躯体的试验中，他认为细胞定时老化或其他因素（如吸烟、喝酒、营养不良等）导致组织细胞耗损永不再生，从而造成细胞或细胞分子结构的损坏或损耗。此理论主张细胞老化现象的产生是源自于细胞受损，或细胞分子结构的生成速度不及破坏速度，或来不及修复所致。每一个个体就像一台机器，工作一定时间后各种零件就会出现不同程度的磨损和毁坏。损耗理论认为衰老过程是由于人体反复和过度使用机体从而导致机体功能障碍。除了细胞耗损理论以外，近年又有人提出长期的心理耗损（长期的心理应激反应）可能是导致衰老的因素之一，但是个体对应激反应的差异较大，目前尚无统一观点。
（五）进化理论(https://www.daowen.com)
该学说认为衰老是自然选择的结果。生物采取自然选择，通过优化代谢资源（能量）的利用来满足生长、机体维护以及繁殖的需求。衰老同样符合达尔文进化论的“适应性”及“优胜劣汰”理论。衰老对于个体而言是不利的，然而对于整个种群来说却是有利的，有了衰老和死亡才能使得种群内个体数目达到动态平衡，防止同种生物越来越多，使生存空间过度拥挤，食物匮乏，最终导致种群的灭亡。
二、非随机理论
（一）细胞凋亡
凋亡是细胞程序性死亡的一种，在生命的整个过程中机体内都存在细胞凋亡。细胞在发生凋亡的过程中体积缩小，细胞核和DNA被分裂，细胞膜仍然保持完整性。细胞死亡则是在机体受到外界损害时发生的细胞肿胀，最终细胞膜破裂。因此细胞凋亡是机体发生衰老的正常方式。
（二）遗传理论
遗传理论又称为生物钟学说，该学说认为衰老是生命周期中由遗传基因决定的一项程序，是整个生命周期的一部分，每一个物种在生命形成时都有一份遗传的时间表决定每一个物种的自然生存长度。有多项研究支持这个理论，例如有研究发现父母的自然寿命和子女的自然寿命有一定的相关性。另外，细胞培养实验发现从胚胎来源的成纤维细胞比成年组织来源的成纤维细胞分裂能力更强。尽管如此，也有专家指出对影响人类衰老的遗传变异的研究，除了存在选择配对人群不易控制的难题外，还存在具体操作与概念性的问题。一方面，遗传统计显示，人类寿命的变化只有15%～20%归因于遗传；另一方面，此类遗传变异中很大一部分是未知的，也许只对儿时疾病、感染性病原体及特定的老年共同疾病具有易感性。例如引起1型糖尿病发病风险的遗传变异，同时会影响遗传寿命的研究，然而这一研究方法是通过改变某一个具体疾病的死亡风险而不是改变衰老及其对晚年多种特征的影响，因此，衰老本身对人类寿命变化的影响可能很小。
（三）免疫反应理论
免疫系统随着年龄的增长而发生明显相关的特征性变化，统称为免疫衰老。免疫衰老过程影响着各类细胞，包括造血干细胞、骨髓和胸腺，也涉及外周淋巴细胞。1962年，Walford提出了衰老的免疫理论，该理论有两种观点：第一种，免疫功能的减退导致机体衰老的发生。胸腺退化是检验免疫衰老的标志之一。其退化表现为总体积缩小，同时功能皮质区和髓质区组织被脂肪组织取代，T细胞数目减少且功能下降，对微生物、病原体感染的抵抗力降低，增加机体对感染性疾病的易感性，并且一旦得病症状更加严重。第二种，自身免疫反应在机体的衰老过程中起主导作用。由于老化导致的T细胞功能减退，不能有效抑制B细胞，导致自身抗体产生过多，自我识别功能障碍，自身抗体破坏自身组织，从而诱发一些严重疾病，加剧组织老化。
机体在年轻时免疫器官功能最活跃，免疫功能最强，对抗外界攻击的能力也强。随着年龄的增长，免疫器官逐渐萎缩，免疫功能减退，对外来异物的辨认与反应能力降低，导致感染与肿瘤的患病率增加。对自身组织和异物的辨认能力也降低，自身免疫性疾病的发病率增加，在一定程度上说明了免疫与衰老的关系。但是生物界并非所有的生物都有类似哺乳动物这样复杂的免疫系统，而衰老却存在于每一种生物中。因此，衰老的免疫反应理论尚存在一定争议。
（四）神经内分泌理论
该理论认为神经元及相关激素功能的下降是衰老过程中的重要环节，“下丘脑—垂体—肾上腺轴”被认为是调节衰老的生物钟。衰老时神经内分泌系统的功能变化调控着全身的退行性改变。在老年大鼠发现下丘脑中促生殖激素释放激素分泌减少，生长激素也随着年龄的增长分泌减少。一项动物实验研究发现，在切除腺垂体的大鼠中额外补充垂体激素可以延长大鼠的寿命。以上这些观点都支持神经内分泌是衰老的基础。但是当前的研究多停留于现象的观察，目前尚不清楚神经内分泌系统如何在基础水平上调节衰老过程。
（五）辐射理论
该理论认为长期反复地接受辐射可能会导致衰老。目前仅有一些观察性的研究支持这个观点。在老鼠、狗等动物实验中发现非致命剂量的射线照射会缩短动物的寿命。在人类中，反复暴露于紫外线灯中可能会引起日光性弹性组织变性，照射部位皮肤由弹性蛋白替代胶原蛋白引起皱纹增多逐渐老化。紫外线灯照射还是皮肤癌的危险因素之一，可能是紫外线灯的照射造成细胞内基因突变，这种误差通过复制不断增大，最终促进细胞癌变，加快老化进程。辐射所致的机体老化机制目前尚不清楚，辐射是否促进老化也有待进一步明确。
（六）营养与环境理论
该理论认为营养状态和外界环境对衰老过程有影响。大量研究表明合适的能量限制可以减少能量代谢，降低线粒体氧耗，减少自由基生成，起到延年益寿的作用。虽然饮食和衰老之间的关系还不完全清楚，但是均衡的膳食可以减少疾病的发生和延缓老化是可以肯定的。环境中的物理或化学物质对生物老化有直接的影响，如机械性力量（外伤）、有毒物质（空气污染）、环境污染（土壤和水源的重金属污染、农药污染）、微生物、温度等。
综上可以看出，衰老的生物学理论有如下主要论点：①衰老影响所有有生命的生物体。②衰老是一种非病理性改变。③衰老速度具有个体差异性。④衰老受非生物因素的影响。⑤衰老可增加个体对疾病的易感性。
衰老生物学理论的发展，使得从生物学角度寻找客观的衰老评价指标成为可能。将衰老生物学指标进行分组，可以避免因同龄实验动物老化程度不同造成的误差，解决按照“年龄”来衡量老化而无法解决的“未老先衰”和“老而不衰”的问题，同时也可以指导临床抗衰老药物的选择和使用。目前，用于评价人体衰老程度的生物学指标，如p-半乳糖苷酶（SA-β-Gal）活性、衰老相关异染色质聚集（SAHF）、线粒体DNA（mtDNA）片段缺失等已获得认可，但在临床尚未开展系统的监测。