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PNAS重大突破:发现抗衰老的关键生化机制

来源:本站原创 2020-03-17 08:24

2020年3月17日讯 /生物谷BIOON /——衰老是生命中不可避免的一部分,但有些物种衰老的方式与其他物种非常不同,甚至与非常相似的物种也不一样。例如,一种体型与鼹鼠或老鼠相仿的东非啮齿动物--裸鼹鼠,表现出明显的延缓衰老过程,可活到30岁。来自俄罗斯、德国和瑞士的科学家现在在老鼠,蝙蝠和裸鼢鼠细胞中证实了一种和衰老相关的机制--一个线粒体内膜"轻度的去极化"过程:轻度去极化调节细胞中线粒体活性氧的产生(mROS),因此是一种抗衰老的机制。在小鼠中,这种机制在1岁时瓦解,而在裸鼹鼠中直到20岁才开始瓦解。近日发表在《PNAS》上的这篇论文详细描述了这一新证实的机制。

图片来源:JAN ZWILLING

线粒体活性氧(mROS),如过氧化氢,是细胞呼吸的副产品,高剂量的mROS与各种疾病和衰老过程有关。线粒体内外膜有不同的调节mROS产生的机制。细胞呼吸的关键功能是以ATP(三磷酸腺苷)的形式通过线粒体呼吸链复合物与ATP合酶的偶联而产生能量。不同的线粒体膜间隙酶(己糖激酶I + II和肌酸激酶)现已被证实可略微降低内线粒体膜的膜电位("轻度去极化")。这意味着线粒体内外空间的电负荷差异降低,通过ATP合成产生的能量在一定程度上减少。同时,这导致mROS的生产停止。"这种效应的证据表明,轻度去极化是抗衰老计划的一种机制,可以有效地延缓细胞的衰老过程,"资深作者Vladimir Skulachev说道。

研究小组发现不同物种、不同组织和不同年龄段这两种生化机制都以不同的强度和效率发生着:研究人员检查了小鼠、裸鼹鼠和短尾蝙蝠不同组织(肺、肾、脑、骨骼肌、心脏,和其他组织)中的己糖激酶I + II和肌酸激酶机制。他们发现了有趣的差异:轻度去极化在小鼠1岁后显着开始下降,24个月后骨骼肌、膈肌、心脏、大脑和脾脏中的水平可以忽略不计。在肺和肾组织中,轻度去极化随着年龄的增长而减弱。"小鼠在寿命1/3的时候就开始出现抗衰老程序摇摇欲坠的细胞,而裸鼹鼠和短尾蝙蝠保持轻度去极化的状态,因此抑制mROS的产生。这有助于这些物种的非凡寿命。"

这些生化机制解释了衰老和细胞内的抗衰老程序是如何运作和调节的。然而,还没有确定这些过程在何处以及如何被激活和控制。主要作者Mikhail Vyssokikh说:"主生物钟还没有被确定。我们怀疑它位于下丘脑的视交叉上核,负责昼夜节律和季节节律。"这个问题,以及其他一些未知的老化和抗老化事件的组成部分,将是未来老年学研究的重要目标。(生物谷Bioon.com)

参考资料:


【2】Mikhail Y. Vyssokikh et al. Mild depolarization of the inner mitochondrial membrane is a crucial component of an anti-aging program. PNAS. 2020. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1916414117
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