这种蠕虫或许藏着应对衰老的秘密

Earthworms consume and convert organic material into fertilizer in a process called vermiculture run by Australia's Sunburst Biotechnologies in Hong Kong October 23, 2007. Earthworms are known as nature's recycling wizards and now the territory has recruited 80 million of them to help manage its waste. Hong Kong is one of the world's most densely populated cities and environmental pollution--from industrial waste to poor air quality--is a serious concern. REUTERS/Bobby Yip (CHINA)
A molecular pathway has been found in nematode worms that can control the process of aging.Image: REUTERS/Bobby Yip
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破解动物衰老之谜

凯斯西储大学医学院的一支研究团队发现了一条保守的分子通路,它能够调控线虫(秀丽隐杆线虫)的健康状况和寿命。秀丽隐杆线虫是生物学研究中经常使用的模式生物。

“我们发现,通过人为提高或降低一类名为 Kruppel 样转录因子(KLF)的蛋白质的水平,确实可以让秀丽隐杆线虫的寿命变长或变短。”该研究的第一作者 纳尔逊·谢博士向 Sci News表示。“这类蛋白质在哺乳动物体内也存在,真正令人振奋的是,我们的数据表明,KLF 对哺乳动物衰老也有类似影响。”

动物模型对生物学研究至关重要。出于伦理原因,研究人类疾病或生理过程时,大多数初步研究无法直接在人身上进行。因此,研究人员必须建立模型。有些模型可以在体外(活体之外)进行研究,但最终必须在允许开展研究的环境中诱发疾病,例如活体内。线虫和小鼠等动物模型,能够更贴近地模拟人类对疾病及其他生理过程的反应。

小鼠与人类的 DNA 有 99% 相同,而且与人类及其他哺乳动物相比,寿命较短。因此,利用“基因敲除”小鼠开展研究,可以让研究人员观察移除单个基因所产生的影响。秀丽隐杆线虫也很有用,尤其适用于衰老研究,原因有以下几点。首先,这种蠕虫的生命周期很短,只有三天,因此研究人员可以快速观察多代个体。它们的生物结构非常简单,单种蛋白质的影响也更容易观察。秀丽隐杆线虫的基因组已于 1998 年底完成测序,因此科学家有充足机会研究这个相对较短、但已广为人知的基因组。

对人类研究的启示

研究还证明,KLF 蛋白质水平较高的秀丽隐杆线虫比普通线虫活得更健康、更长寿。同样,研究发现,KLF 蛋白质水平升高的小鼠,年龄相关的血管功能障碍会延迟出现。研究团队确定,KLF 蛋白质的作用是调控自噬——这是一种质量控制机制,能让细胞清除碎屑,例如分子副产物和错误折叠的蛋白质。这些物质会随着时间推移不断累积,到老年时达到临界水平。清除和回收过程的衰退是衰老的典型标志。

随着年龄增长,细胞执行这些回收功能的能力会下降。一旦有毒碎屑累积到难以承受的程度,细胞的存活就会受到威胁。这也解释了为什么研究团队观察到缺乏 KLF 蛋白质的线虫会早逝:它们的细胞已无法维持自噬。接下来,研究人员计划研究自噬如何影响血管功能,并制定在人类身上靶向 KLF 蛋白质的策略。

“KLF 水平会随年龄增长而下降,而维持 KLF 水平能够防止血管功能随年龄增长而衰退;这一发现颇为引人注目,因为血管功能障碍会显著促成多种年龄相关疾病,例如高血压、心脏病和痴呆症。”该研究的资深作者穆克什·K·杰恩教授向 Sci News表示。

“随着人口老龄化,我们需要了解心脏和动脉会发生什么变化,因为随着年龄增长,我们越来越依赖它们维持正常功能。”谢博士补充说, Sci News。“我们的发现揭示了衰老过程中可能发生的变化,并为设计能够减缓这些过程的干预措施奠定了基础。”

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