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Nature:中科院蔡时青课题组揭示出衰老速度存在自然差异之谜

来源:本站原创 2017-11-12 22:47


在大鼠大脑中,对神经胶质细胞进行抗GFAP抗体染色,图片来自ArizonaLifeScience/Wikipedia。

2017年11月12日/生物谷BIOON/---衰老的特征是生理功能的逐渐衰退,而且是神经退行性疾病、癌症和糖尿病的一种主要风险因素。先前关于衰老的研究主要集中在对长寿的调节上,有超过100个基因和许多小分子化合物已被鉴定出能够调节酵母和哺乳动物等有机体的寿命。

近期的研究已表明基因突变诱导的寿命延长并不会延缓年龄相关的行为衰退,这提示着寿命和行为衰老可能是两个可分离的过程。随着预期寿命的增加,预防年龄相关性功能损伤成为一个主要的挑战。尽管在动物寿命的遗传控制方面取得了巨大的进步,但是人们对健康衰老(即衰老的同时伴随着有限的生理功能丧失)的调节机制仍然知之甚少。

如今,在一项新的研究中,来自中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心、神经科学研究所蔡时青(Cai Shiqing)博士实验室的研究人员揭示出衰老速度存在自然变化的遗传基础。相关研究结果于2017年11月8日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Genetic variation in glia–neuron signalling modulates ageing rate”。

衰老速度在个体之间变化很大。据称这种变化是由环境因素和遗传因素控制着的。尽管人们在研究衰老速度存在的自然变化以便确定控制着健康衰老的因子方面表现出很大的兴趣,但是迄今为止还没有发现这样的因子。为了探究这个问题,来自蔡时青博士实验室的研究人员利用秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)作为动物模型研究了衰老速度变化的遗传起源。

秀丽隐杆线虫是一种微小的自由生活的线虫,长约1毫米。由于具有较短的寿命和明确的遗传背景,秀丽隐杆线虫被广泛地用于衰老研究。许多保守性的寿命通路首先是在秀丽隐杆线虫中鉴定出来的。

这项研究证实来自世界各地的秀丽隐杆线虫天然分离株在衰老期间在生殖力、进食行为和运动力方面具有明显不同的下降速度。这些研究人员发现在这些野生的分离株中,一种新的神经肽编码基因(rgba-1)和它的受体基因npr-28存在的遗传变异调节着线虫行为的衰老速度。

来自神经胶质细胞的RGBA-1会激活5-羟色胺能神经元和多巴胺能神经元中的NPR-28信号,从而调节着衰老动物中的行为下降。RGBA-1/NPR-28信号在行为衰老中的功能依赖于SIR-2.1介导的线粒体未折叠蛋白反应(unfolded protein response)激活。已知未折叠蛋白反应是一种调节着衰老的通路。

这些研究人员也对rgba-1和npr-28进行了群体遗传分析,并发现这两个基因近期可能经历了一次选择性清除(selective sweep)。选择性清除是一种导致个体间遗传变异减少或消除的自然选择过程。

这项研究揭示出导致衰老速度自然变化的首个遗传通路,并且发现神经肽介导的神经胶质细胞-神经元信号在控制衰老速度中发挥着重要的作用。对衰老速度自然变化的进一步研究将为全面理解健康衰老的生物调节铺平道路。

George Williams在1957年提出的衰老进化的拮抗基因多效性(antagonistic pleiotropy)理论提示着自然选择的基因促进在生命早期的生存和成功繁殖,但会加快生命后期的衰老。然而,这项研究提示着在生命早期提供益处的基因的进化选择可能同时也导致寿命延长或健康寿命延长,或者两者兼而有之。

这项研究表明新基因的出现、自然选择和不同基因位点之间的相互作用可能影响衰老速度,从而为衰老的进化理论提供了新的见解。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Jiang-An Yin, Ge Gao, Xi-Juan Liu et al. Genetic variation in glia–neuron signalling modulates ageing rate. Nature, Published online:08 November 2017, doi:10.1038/nature24463

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