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揭秘压力加速细胞染色体乃至机体衰老的分子机理

来源:本站原创 2019-12-19 22:33

2019年12月20日 讯 /生物谷BIOON/ --机体衰老对于所有生物来讲都是不可逆的,尽管我们目前仍然并不知道机体为何会逐渐衰老,但如今我们已经开始了解衰老是如何发生的。日前,一项刊登在国际杂志Ecology Letters上的研究报告汇总,研究人员从DNA的层面上鉴别出了影响机体衰老过程最重要的一方面的因素,同时研究者揭示了压力是如何引发染色体的生物化学时钟加速的。

图片来源: Lightspring/Shutterstock

作为细胞中的遗传物质,DNA并不会在细胞核中自由漂浮,而是会组织成称之为染色体的团块,当细胞分类并产生复制品时,其就会制造出DNA拷贝,由于该过程的工作方式,每个DNA分子的一端总是会丢失一小部分。

为了保护DNA的关键部分免于在该过程中丢失,染色体的末端会被称之为端粒的特殊结构所覆盖,端粒会在细胞连续的分裂过程中逐渐减少;端粒的逐渐减少就像一个细胞时钟一样,每复制一次,端粒就会变短,到了一定程度就会变得非常短,从而就会迫使细胞进入到死亡程序,而关键的问题就在这个过程,这种在细胞水平上发挥作用的过程对于机体的死亡意味着什么?单个细胞的命运真的那么重要吗?滴答作响的端粒时钟真的在不停地倒计时吗?

细胞老化是机体老化许多组成部分中的一种,但其也是最为重要的一种,我们机体的组织会不断地退化,而细胞的不可逆死亡也是造成老化最显著效应的原因,比如机体体能的丧失、结缔组织的退化导致皮肤起皱,或诸如帕金森疾病等神经变性疾病。

如何使身体正常运作?

另一个关键的问题是,是否存在一些因素会加速或减缓染色体端粒的损失,截止到目前为止,研究人员对这个问题的回答并不完整,有研究就表明,诸如感染等事件或将额外的能量用于生殖等可能会加速端粒的缩短并加速机体衰老。

这些证据都是零散的,但这些因素似乎都有着一个共同点,即其会引发生理性压力,一般来讲,当机体的细胞受到生化过程的干扰时,机体细胞就会感受到压力,这可能是由于缺乏资源或者别的原因,比如如果细胞失去了太多水分的话,其就可能会处于脱水压力状态。很多更为常见的压力类型也很重要,疲倦会让我们处于长期压力之中,而长时间感觉到焦虑亦是如此,睡眠不足或情绪压力会改变机体内部的细胞通路,这就包括端粒功能等;考虑到这一点,我们会问一个简单的问题,那就是一个人经历了多种类型的压力是否会真的加速其机体的衰老速度?

压力与应变

一些新出现的情况非常清楚地指出,端粒的丧失会受到压力的深远影响,在所有其它条件相同的情况下,压力的确会加速机体端粒损失并加速机体内部的细胞时钟;重要的是,压力的类型也很重要,迄今为止,最严重的负面影响就是病原体感染、对资源的竞争及对繁殖大量的投资了。诸如不良饮食、人为干扰或城市生活等压力源也会加速细胞的衰老(尽管程度较轻)。

越来越激进

那么一个很自然的问题出现了,到底是什么让压力对细胞时钟产生如此大的影响呢?是一种单一的机制吗?还是多种机制?如今研究人员已经确定了一种可能的机制,氧化性应激压力(oxidative stress)。当细胞处于压力状态下时,通常会表现为氧化分子的积累,比如自由基,位于染色体末端的端粒或许就是化学反应性分子攻击的靶点。

研究者的分析表明,无论经历何种类型的压力,这种氧化性压力都可能是连接压力和端粒丢失的实际生化过程,至于这是否意味着我们应该摄入更多的抗氧化剂来保护机体端粒,这或许还需要研究人员后期进行更多的研究来证明。那么这是否意味着我们已经发现了机体衰老的秘密了吗?我们可以利用现有的知识来延缓或停止机体的衰老吗?最简洁的答案就是:不会!

衰老是生物学的基本特性,我们无法完全抑制甚至停止该过程,但通过减少压力或许就能有效减缓机体衰老;在当今社会,我们很难完全摆脱压力,但是我们可以做出很多减少压力的决定,比如充足的睡眠、多喝水、健康饮食、不要让自己肽类等,保持良好的生活状态或许就是减缓机体衰老的良药。(生物谷Bioon.com)

参考资料:

【1】Marion Chatelain,Szymon M. Drobniak,Marta Szulkin. The association between stressors and telomeres in non‐human vertebrates: a meta‐analysisEcology Letters 27 November 2019 doi:10.1111/ele.13426

【2】Telomere

【3】M. Asghar, D. Hasselquist, B. Hansson,et al. Hidden costs of infection: Chronic malaria accelerates telomere degradation and senescence in wild birdsScience  23 Jan 2015:

Vol. 347, Issue 6220, pp. 436-438 doi:10.1126/science.1261121

【4】Experimentally increased reproductive effort alters telomere length in the blue tit (Cyanistes caeruleus)

【5】Antioxidant benefits of sleep

【6】Jaouad Bouayed,Hassan Rammal,Rachid Soulimani. Oxidative stress and anxiety—Relationship and cellular pathways, Oxid Med Cell Longev. 2009 Apr-Jun; 2(2): 63–67. doi: 10.4161/oxim.2.2.7944

【7】Tick, tock: How stress speeds up your chromosomes' aging clock

by Szymek Drobniak, The Conversation

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