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Science最新专辑：衰老的五个主题 已有1人参与
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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。 来自东京大学的老年病学教授HirokoAkiyama发表社论，介绍了日本对长寿的目标——至2030年，将五分之一的人口寿命提高到75岁。 Akiyama指出，如果日本可以有效的应对未来的老龄化问题，那么也许就需要为90岁高龄的人群制定一个新的社会包容系统了。此外还有三篇新闻内容分别聚焦于为何喵星人寿命会比汪星人长，实验室中最长寿的动物，以及年龄确定的新测试。 衰老与肠道菌群 肠道菌群即人体肠道的正常微生物，其中超过99%都是细菌。这些肠道菌群在长期的进化过程中，通过个体的适应和自然选择，菌群中不同种类之间、菌群与宿主之间、菌群与宿主和环境之间，始终处于动态平衡中，形成了一个互相依存又相互制约的系统。 近年来科学家们将肠道菌群组成与饮食、老年人的健康以及与肠道细菌改变有关的一系列衰老相关疾病，包括癌症、糖尿病和炎性肠病联系到一起，例如去年芬兰赫尔辛基大学的研究人员分析了不同年龄、不同健康状态的1000个西方成年人肠道微生物的数据。结果发现特定微生物在人体肠道保持要么极多，或几乎没有的状态，而这些不寻常状态与衰老和体重这些因素相关。 而今年来自加州大学洛杉矶分校的研究人员分析了超过10000只雌性果蝇，发现在肠道出现破损之前，他们能够检测到细菌在肠道内的变化。一些果蝇服用了抗生素，结果显著降低它们肠道细菌的水平，研究人员也发现，抗生素可阻止年龄有关的细菌水平增加，并在衰老过程中改善肠功能。由此他们认为减少老年果蝇中的细菌水平，可以显着延长寿命。 这项研究可能会为科学家干预衰老过程、延缓帕金森病、阿尔茨海默病、癌症、中风、心血管疾病、糖尿病等疾病的发生，带来比较现实的方法，尽管这些进展可能还需要很多年。 端粒与癌症 端粒在衰老和大多数癌症中都起着重要的作用，但迄今为止关于这种结构的许多作用机制，科学家仍然不清楚。 早在20世纪30年代, 美国遗传学家穆勒(HermannMuller)和麦克林托克(Barbara McClintock)就分别在果蝇和玉米中观察到端粒结构并推测其生物学功能, 但对这种结构的详细特征却知之甚少。时至今日端粒研究越来越受到重视，2009年3位科学家布莱克本、绍斯塔克和格雷德也由此分享诺贝尔生理学或医学奖。 科学家们指出，抑制肿瘤细胞中端粒酶对端粒的保护作用，可能会抑制疾病，但在正常细胞中，端粒长度缩短是有缺点的：它与人类和许多其他动物的衰老进程有着密切的联系。因为端粒酶招募蛋白可能被抑制，以阻止癌症的生长，它们可能会被鼓励来减缓衰老。然而，这可能会有引发癌症的风险，因为癌症和衰老几乎都有一种阴阳关系。 今年一组来自约翰霍普金斯大学的研究人员发现了生化过程如何控制保护性染色体末端长度的分子证据，这是最终了解癌症生长和衰老的重要一步。研究人员展示了面包酵母细胞中两种蛋白如何共同引导一种关键酶，进入染色体末端——端粒，以恢复其长度。随着每一轮的细胞分裂，端粒长度会减少。 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 theknot ”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。 |
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