衰老是我们避不开的一个问题,最新一期(12月4日)Science杂志通过五篇综述,多篇评述性文章探讨了衰老与肠道菌群之间的关联,健康衰老,预防医学,靶向线粒体刺激自然抗衰老过程等系列主题。
如果将衰老问题作为一个独立的个体,那么TA的朋友圈一定人满为患,秦始皇是第一个加关注的,紧随其后的就有汉武帝,唐太宗,四爷雍正等等。不仅是这些,衰老的朋友圈也会出现这些名词:干细胞,端粒,线粒体……
干细胞与健康衰老
围绕干细胞与衰老的研究主要集中在解析干细胞如何维持组织健康,这种作用机制又是如何最终影响衰老细胞,发生干细胞功能衰退的,以及是否能增强成体干细胞的再生能力,促进健康衰老?
近年来,科学家们探索了衰老对不同组织中干细胞的影响,研究表明遗传突变、表观遗传变化和外在环境介质都会不断的影响干细胞功能。在“Stem cells and healthy aging ”这篇专题综述中,作者介绍了这三种因素的作用方式,对干细胞健康的影响,作者表示,我们认为更好的理解这些变化将有助于研发增加干细胞功能,促进组织弹性进入衰老的新方法。
例如今年的一项研究也为此带来了希望——来自加州大学伯克利分校的研究人员发现一种小分子药物可同时使小鼠大脑和肌肉中老的干细胞重新活跃起来。
在某种程度上,衰老是由于成体干细胞不能生成受损细胞的替代品,从而无法修复人体组织。研究人员表明,这种干细胞活性的下降,很大程度上是由于干细胞周围环境中的抑制性化学物质,由于慢性、低水平的炎症——也是衰老的一个标志,其中一些被免疫系统舍弃。
而这项研究发现一种Alk5激酶抑制剂可干扰一种生长因子:转化生长因子β1(TGF-β1)的活性,而这个生长因子可抑制各种类型干细胞更新组织的能力。
线粒体功能障碍与寿命
线粒体能生成三磷酸腺苷ATP,这是活性氧的一个潜在毒性来源。研究显示伴随着衰老观察到的逐步线粒体功能障碍,实际上源头在于衰老过程。专题中“Mitochondrial dysfunction and longevity in animals: Untangling the knot ”这篇综述归纳了证明衰老相关线粒体功能障碍并不足以限制动物寿命的研究发现,并且线粒体ROS也并不总是有害的,有时甚至能促进寿命延长细胞通路。因此线粒体功能障碍调节长寿的作用可以说十分复杂。
一些研究证明了线粒体的影响,如来自美国的研究人员发现线粒体与干细胞衰老密切相关:线粒体本身蛋白毒性胁迫与干细胞衰老有关,成体干细胞保持自身干性可以通过停留在新陈代谢静止的状态,直到有需要再转变回来,这些细胞通常并没有多少线粒体,但是当它们开始增殖和补充组织的时候,它们的新陈代谢就会加速,线粒体生物合成增加。
加州大学伯克利分校的研究人员发现降低小鼠造血干细胞中线粒体的活性,能够提高它们处理压力的能力,并让老化的血液恢复青春活力。这项研究的关键在于一种特殊sirtuin——SIRT7水平升高可以帮助细胞应对线粒体中错误折叠蛋白带来的压力。SIRT7的水平会随着年龄的增长而下降。研究人员发现SIRT7缺陷的造血干细胞增殖更快,这种加速的生长是由于蛋白质生成以及线粒体活性增加所致。线粒体中有着大量的蛋白质,它们必须正确折叠才能正常发挥功能。当蛋白质折叠出错时,线粒体的未折叠蛋白反应(UPRmt)会发挥作用促进生成一些特异的蛋白来修复或是清除错误折叠蛋白,UPRmt在造血干细胞衰老中起重要作用。
NAD与衰老,代谢,以及神经退行性疾病
NAD是一种在所有活细胞中都会发现的辅酶,这种因子不仅是氧化还原反应酶的重要燃料因子,而且也能用作其它酶的共同底物,如sirtuins和腺苷二磷酸-核糖聚合酶。
细胞中NAD的浓度会随着年龄发生变化,如果可以调控NAD的用量或者表达量就能延长健康和寿命。“NAD+ in aging, metabolism, and neurodegeneration ”回顾了调控NAD的几种因子,探讨了补充 NAD前体是否可以用于治疗衰老,及其相关的疾病,尤其是神经退行性疾病。
随着我们的年龄增长,启动这一通讯级联反应的化学物质NAD水平会下降。直到现在,唯一减慢NAD下降的方法就是限制卡路里和强化锻炼。一项研究工作采用了一种化合物,细胞可将它转化为NAD来修复这一损伤的网络,迅速恢复通讯和线粒体功能。
这一研究发现了实现细胞内线粒体和细胞核之间通讯的一系列分子事件。当通讯出现故障时,会导致衰老加速。其中一个关键化合物就是HIF-1,这个分子可以阻断通讯,并且在癌症中发挥作用。
研究人员指出,如果在衰老过程的很早期就给予这一化合物,在短短一周内,年长小鼠的肌肉与年轻小鼠就完全看不出区别。给予相同化合物的年轻小鼠在某些方面也超越了正常水平。因此这有可能让健康的年轻人类获益。
(责任编辑:fangqi)