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Nature:膠原蛋白怎樣延緩衰老?

日期:2014-12-16 08:58:58

 Joslin糖尿病中心的科學家們在一毫米長的線蟲中進行了衰老研究。他們發現,延長壽命的不同方法(比如熱量限制和雷帕霉素治療)都會影響膠原和其他細胞外基質蛋白(ECM)的表達,細胞外基質是為組織、器官和骨骼提供支持的重要框架。相關論文發表在十二月十五日的Nature雜志上。

 

這項研究為人們提供了重要的新線索,有助于開發更好的藥物延緩衰老,治療與衰老有關的各種慢性病。

 

“為了研究目前幾種主要的長壽策略,我們對線蟲進行了遺傳學、營養學和藥物干涉。研究顯示,這些干涉提高了膠原和其他ECM基因的表達,促進了ECM的重塑,”文章的通訊作者之一T. Keith Blackwell說。“事實上,過表達一些這樣的基因,的確能使線蟲活得更長一些。”

 

這項研究指出,膠原和其他ECM成分的生產,對于線蟲的壽命非常關鍵。這意味著促進ECM重塑將能延緩人體衰老,Dr. Blackwell說。線蟲是研究衰老的理想模型,因為它壽命短而且很容易進行基因操作。

 

膠原是結締組織的主要結構蛋白,約占人體蛋白質總量的三分之一。“到處都有膠原,它們就像是組織的腳手架,為組織賦予彈性和強度,”Dr. Blackwell說。

 

ECM結構會隨著年齡增長而逐漸衰退,膠原也被認為與多種人類疾病有關,包括糖尿病并發癥、心血管疾病、骨病和腎病。此前的衰老研究大多針對那些保護細胞或再生細胞的機制,而這項研究認為一切都和ECM聯系在一起。“這是一個非常重要的發現,能影響到許多領域,”Joslin糖尿病中心的首席科學家George King評論道。

 

Joslin團隊在線蟲中建立了feast-and-famine兩種生活方式,并由此解析了兩個關鍵的分子通路。這兩個通路都與胰島素和IGF-1insulin-like growth factor 1)有關,IGF-1是一種分子結構很類似胰島素的激素。其中一條通路能讓線蟲休眠,以便更好的耐受極端溫度、食物匱乏和其他壓力,當條件改善之后線蟲能夠恢復正常生活。另一條通路與人類更為接近,需要激活SKN-1基因。SKN-1是一個控制許多壓力防御機制的主調控子,相當于人類調控子Nrf1/2/3

 

“在衰老過程中,機體組織的維持日益退化,”文章的第一作者Collin Ewald說。“衰老研究的最終目標是在確保健康的同時延長人類壽命。其他實驗室在線蟲中進行長壽研究時,也曾檢測到膠原基因的高水平表達。但這些研究主要關注的是細胞內部程序,并沒有深入研究這一現象。”

 

此前的研究表明,通過藥物或基因改造延長小鼠壽命時,會使其肌腱更強壯也更有彈性。這項研究首次檢驗了ECM重塑抵御衰老的可能性,為人們開啟了長壽研究的新方向。在此基礎上,研究者們將能開發出更好的藥物延緩衰老和治療慢性病。

 


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