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Nature子刊:准确预测寿命的新工具

2015/11/25 来源:生物通
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导读
最近,韩国基础科学院(IBS)植物衰老研究中心的一组研究人员,发明了一种工具,用来准确预测寿命,以及评估目前的健康状况,他们还发现了延长“健康寿命”(有机体处于其最佳健康的时间)的调控机制。


最近,韩国基础科学院(IBS)植物衰老研究中心的一组研究人员,在普林斯顿大学Coleen Murphy教授的带领下,不是专注于绘制生命的长度,而是发明了一种工具,用来准确预测寿命,以及评估目前的健康状况,他们还发现了延长“健康寿命”(有机体处于其最佳健康的时间)的调控机制。相关研究结果发表在最近的《Nature Communications》。延伸阅读:eLife惊人发现:用嗅觉预测寿命。

随着人类的寿命越来越长,很明显的一点是,我们的生命质量也跟寿命同样重要。在实验室里,显著性的延长寿命是不难实现的。在以前使用几种类型突变线虫(C. elegans)的实验中,研究人员能够显著延长线虫的寿命。线虫所经历的寿命延长不一定就是好事,因为许多突变品种,并不如野生型线虫那样健康,特别是在超出正常值的那部分生命时间段里。

科学家对线虫创造了自己的健康评估,仿照Short Physical Performance Battery (SPPB)——在老年人中应用最广泛的物理性能测试,能准确地预测他们未来的健康。此外,SPPB测量行走速度,是该测试的线虫版本的启发。科学家们记录了野生型线虫的最大速度(MV)。在实验中,从第六天开始,线虫都表现出了MV减少,就像我们人类在晚年时运动能力开始下降。

此外,他们发现,在9天时(中年),高MV组(23±3.2天)线虫的中位值寿命,比低MV组线虫(17±3.6天)高出35.3%。他们的结论是,在成年期9天的野生型线虫的MV,是长寿命的一个可靠的预测因子。他们观察到的另一个因素,是线虫线粒体的状态。老年人的肌肉和强度较弱,因为在晚年时期发生的线粒体缺陷。具有较低MV的线虫在中年表现出类似的缺陷,但在同一年龄的较高MV的线虫中则有更少的缺陷。这些观察表明,MV与线粒体健康表达有关,从而表明,MV可能是实际身体状态的一个可靠指标。这些研究结果表明,线虫的MV是年龄相关体质下降的一个可靠指标,可准确地报道活动能力,如果在成年中期被测量到,则能准确预测未来的寿命。

这项研究与以往研究的不同之处在于,他们发现了一个可以延长优质寿命的遗传调节因子,而这一基因并没有获得别人正确的理解。研究小组发现了非常明确的证据,反驳了此前Bansal的一项研究,认为daf-2(e1370)胰岛素/ IGF-1信号转导(IIS)突变体不如野生型动物健康,从而不成比例地延长了它们“不健康”的寿命。daf-2突变影响胰岛素/IGF-1信号通路(IIS),这反过来又通过对营养素代谢的控制,对寿命有直接的影响,并随着年龄的增长提高很多生理功能。对daf-2突变体的测试表明,随着年龄的增长,它们比野生型线虫具有更高的MV,尤其是在10天之后。

即使所有的野生型线虫死在成年后的26天,daf-2突变体仍然保持在MV的平均36%。daf-2突变体的整体体能性能比野生型增加了2.4倍。研究人员发现,daf-2(e1370)突变不仅延长了寿命,而且改善了健康,而不是不按比例地延长生命不健康的那一部分,这与Bansal等人的结论形成对比。

为了解释与之前研究的这种差异,研究小组记录了daf-2突变体穿过非播种表面的运动,与之前的研究(采用充满食物的已播种表面)相反,假设食物来源实际上可以妨碍线虫探索的欲望。他们发现,与探索相比,daf-2突变体线虫对食物有一种天生更高的优先级,大概是因为其高水平的odr-10气味受体致使daf-2突变体选择食物胜过探索,从而减缓其在细菌上的运动。本文通讯作者、IBS植物衰老研究中心主任Hong Gil Nam解释说,“因为这种运动是不受能力限制的,而是受偏好限制,因此我们可能很难从食品运动分析中得出关于健康寿命的结论。”根据这些结果,研究人员得出结论,准确测量线虫运动的唯一途径是,在无细菌的表面进行试验,这样线虫就不会专注于它们根深蒂固的觅食行为了。

IBS植物衰老研究中心,最初旨在深入了解植物的细胞死亡过程,最近将其研究重点扩展到动物寿命和衰老。尽管在新研究领域具有挑战,该研究团队已经取得了一些重要的突破。据Hong Gil Nam介绍说:“我们的分析考虑到一个人能活的时间长度,以及随着年龄增长个体可能如何健康。”胰岛素/IGF-1信号转导(IIS)通路发挥这些功能的许多部分已经得以确定,这些基因中有许多基因及根本机制在哺乳动物中是保守的,这意味着胰岛素/IGF-1信号转导(IIS)展示出来的延伸能力,可能在未来为人类提供治疗靶点的可能性。

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