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如何从细胞水平来延长寿命?他们把答案写在Nature和Science上

2016/09/24 来源:生物探索
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导读
如何从细胞水平来延长寿命?科学家们将焦点靶向了机体自然形成的衰老细胞以及抗衰老分子上。科学家们在《Nature》中表明清除小鼠的衰老细胞不仅可以延长寿命,还能改善它们的健康状况,科学家们还在《Science》中表明红酒中的一种化合物可以延长蠕虫、果蝇和小鼠等动物的寿命。


UNSW老龄化研究实验室人员

早在公元前400年,古希腊名医 Hippocrates就敏锐地观察到,暴饮暴食与早期死亡似乎齐头并进。正如同在火炉上添加过量木材导致火焰熄灭一样,过多的食物同样也可以熄灭生命的火焰。Hippocrates当时认为,如果肥胖可以导致疾病和死亡,那么或许克制肥胖就是长寿的秘诀。

直到几千年后,科学家终于在1935年证实了减少热量摄入和长寿之间的关联,这只是一个开始,21世纪以来,科技进步使人类对寿命的研究有了飞跃的发展。然而,更长的寿命也将使人类遭受更多慢性疾病的困扰。

如今,科学家越来越关注老龄化自身生物学如何抵御多种疾病缠身。近日,在新南威尔士大学(UNSW)主办的首届澳大利亚老龄化生物学会议中,会议组织者Lindsay Wu博士说,“目前我们孤立地研究疾病,我们将心血管疾病、癌症、糖尿病、心脏病和阿尔兹海默症等疾病分开来研究,但实际上它们都有一个细胞老化的基本过程,所以如果我们能够治疗老化的生物过程,那么这对各种疾病的治疗将产生巨大的影响。”

随着技术的进步,人类在多个抗衰老前沿领域中取得了重大进展。例如,科学家们在纽约开展了首个针对老龄化的人类药物研究;美国研究人员最近也设法杀死小鼠体内老化受损的细胞,结果小鼠的机体功能和寿命均提高了35%。

在新南威尔士大学的老龄化研究实验室及其哈佛大学的姐妹实验室中,科学家们已经在红葡萄酒中分离出了一种化合物,这种化合物可以延长蠕虫、果蝇和小鼠等动物的寿命,还能改善它们的健康。该研究的首席科学家为David Sinclair,他本人长期以来也一直在服用这种化合物。

靶向老化细胞

澳大利亚和国际研究人员将焦点放在两个关键的生物过程中,其中一个是靶向自然形成的衰老细胞,这是任何细胞都有可能被贴上的标签,因为这种衰老是由与年龄相关的功能损害和损失所导致。人体免疫系统具备清除这些衰老细胞的功能,但随着年龄增长,这种功能会变得越来越弱,这意味着衰老细胞将不断累积,它们分泌的炎症分子反过来会损害相邻的细胞,从而引起与年龄相关的多种慢性疾病。

美国梅奥诊所的Darren Baker博士及其同事今年在《Nature》中发表了这项突破性成果。他们表明清除小鼠衰老细胞不仅可以延长寿命,还能改善它们的健康状况、好奇心以及能量水平,且没有出现不良影响。“我们思考的是如何在延长寿命的同时保持生命健康,我们不希望延长寿命反而增加了需要别人照顾的时间”,Baker博士说。

目前, Baker博士及其研究团队正在开发一种能选择性地杀死衰老细胞的化合物,而不依赖于该应用在小鼠研究中的基因操作技术。

靶向“松懈的DNA”


第二个突出的研究领域聚焦在抗衰老分子sirtuins上,尤其是SIRT1酶。“年轻时,我们的DNA非常紧密地缠绕在一起,SIRT1分子保持了DNA结构的完整性”,Wu说,“随着年龄增长,我们的DNA结构自然地变松,它们还可能发生突变导致功能障碍,从而引起了类似癌症的疾病。”

新南威尔士大学的研究人员目前正致力于增强SIRT1酶的活性, Sinclair 及其团队已在该领域专研了近20年。Wu说,“我们认为DNA松懈驱动了整个身体老化,如果我们能够提高SIRT1分子的活性使DNA保持在年轻状态,那么我们就可以减缓衰老。”

SIRT1也是Sinclair研究团队在白藜芦醇(resveratrol)研究过程中的一个里程碑发现,白藜芦醇是一种发现于红酒中的天然化合物。2003年,Sinclair团队首次表明,白藜芦醇可以使SIRT1活性更强,并且能延长单个生物体(single organisms)的寿命。2013年,著名期刊《Science》刊登了他们的研究成果,证实了这种单抗衰老酶具有有效的靶向性,为开发新一代抗衰老药物铺平了道路,这种药物对20多种疾病具有潜在的预防性,其中包括癌症、2型糖尿病和阿尔兹海默症。

科学饮食和锻炼


以往研究也发现乙酰化酶(SIRT3和4)是长寿和节制饮食之间的关键。16世纪,威尼斯贵族Alvise Cornaro通过自身试验来验证节食能长寿的理论,他将每天的饮食摄入量克制在12盎司至14盎司之间,根据历史记载,他活到了100岁,不过这跟他的健康、活力以及他对政权的满足也有关。

限制热量和运动都能激活sirtuins,这有助于解释良好饮食和定期锻炼所带来的保护性。然而,科学家们也大大地精化了饮食和长寿之间的关联。在近期的会议上,悉尼大学的David Le Couteur教授表示,低蛋白、高碳水化合物饮食与长寿有关,1:10的营养成分比例为最佳,他说,“这个比例也体现了日本冲绳岛居民的传统饮食,该地区的百岁老人数量世界闻名。”

Sinclair 相信未来150岁的人类寿命是可预见的,其他研究人员也认为将来100岁的寿命会很普遍。虽然目前Sinclair 发现的化合物——白藜芦醇已在市场上出售,但它不是作为抗衰老药物。然而,首个人体抗衰老实验所用的药物是二甲双胍。研究显示,即使存在一些额外的风险(如肥胖等),许多糖尿病患者服用二甲双胍后寿命比非糖尿病患者要长。这种关联性进一步促进了二甲双胍进入人体抗衰老试验的进程。

“每个人都可通过采取简单的措施来拥有更长的寿命和更健康的生活”,Baker说,“如果经常锻炼,衰老细胞的积累会少些,如果有一个健康的饮食习惯,衰老细胞的积累又会更少些,所以通过改变行为就能影响机体衰老细胞的积累率。”

“最好的方式是照顾好自己,而不是一味地等待抗衰老药物的问世。”

备注:本文根据MedicalXpress网站编译,原文链接Fighting the aging process at a cellular level

参考文献:

Naturally occurring p16Ink4a-positive cells shorten healthy lifespan

Exercise, Red Wine, or Both?

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