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Nature子刊:提高细胞总抗氧化能力,有望延缓衰老

时间:2016-03-19 00:01来源:生物通   作者:未知 阅读:

细胞损伤的逐渐积累,在衰老的起源中起着非常重要的作用。然而,许多细胞损伤的来源——有些可真正引起衰老,有些对衰老来说是无关紧要的,仍然是一个缺乏答案的问题。

衰老的氧化假说——也被称为自由基假说,是在1956年由Denham Harman提出。自那时以来,想证明“氧化损伤与衰老相关”的绝大多数研究都失败了,包括在人类中用抗氧化化合物的多个临床试验。正因如此,虽然随着衰老会积累氧化损伤是不争的事实,但是,大多数科学家认为,这只是衰老的一个小的、几乎不相关的原因。

然而,根据最近发表的一些观察结果,这可能会有所改变。例如,以剑桥大学研究人员为首的一个国际研究小组表明,衰老的过程,甚至开始于我们出生之前。在一项使用大鼠模拟妊娠和胎儿发育的研究中,研究人员还发现,母鼠在怀孕期间服用抗氧化剂,意味着它们的后代在成年期衰老的更为缓慢。相关研究结果发表在《The FASEB Journal》杂志。去年8月份,当Buck研究所Campisi实验室的科学家们,在培育生成过量自由基、损害皮肤线粒体的小鼠时,本期望看到小鼠生命过程中衰老加速——进一步的证实自由基衰老理论。然而,他们却在年轻小鼠中看到了惊人的利益:由于增进了表皮分化和上皮化,加速了伤口愈合。这一研究发布在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

现在,来自西班牙国立癌症研究中心(CNIO)的一组科学家,在Manuel Serrano的领导下,与来自巴伦西亚大学José Viña带领的一个研究小组、以及马德里IMDEA Food的研究人员一起,试图提高细胞的总体抗氧化能力,而不仅仅是一个或几个抗氧化酶。为了实现抗氧化能力的这一整体提高,研究人员集中在增加NADPH的水平,一个相对简单的分子,在抗氧化反应中特别重要,然而到目前为止还没有研究将其与衰老联系起来。

研究人员用一种遗传学方法,来增加NADPH水平。具体而言,他们制备了一种转基因小鼠,在它们体内一种最重要的酶的表达增加,这种酶生产NADPH,即葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(或G6PD)。相关研究结果发表在《Nature Communications》杂志上,表明G6PD和NADPH的增加,可提高生物体的天然抗氧化防御系统,从而保护它免受氧化损伤,减少与衰老有关的过程,如胰岛素抵抗,并延长寿命。

延缓衰老的抗氧化剂

本文第一作者、里斯本大学分子医学研究所研究员Sandrina Nóbrega-Pereira解释说:“正如预期的那样,在这些转基因动物中的细胞,更能够耐受剧毒的人工氧化处理,从而证明G6PD的增加确实能提高抗氧化防御系统。”

此外,当研究人员分析长寿命的转基因动物时,他们发现,它们的氧化损伤水平低于相同年龄的非转基因动物。他们还研究了这些动物发展癌症的倾向性,并没有发现任何差异,这表明增强G6PD活性对癌症发展并没有产生重要的影响。

对该研究小组来说,最大的惊喜是,当他们在转基因小鼠中测量衰老过程时:具有G6PD高表达(因此具有高水平的NADPH)的动物,衰老延迟,能更好地代谢糖,并随着年龄的增加能够更好的协调运动。此外,转基因小鼠的寿命比非转基因小鼠延长了14%,而对雄性小鼠的寿命则无显著影响。

本文共同第一作者、IMDEA Food的Pablo Fernández-Marcos指出:“这种寿命的增加虽然不大,但却是惊人的,因为到现在为止,试图通过操纵个别抗氧化酶来延长寿命的努力都失败了。”

细胞抗氧化能力的全面提高

也许关键之处在于,这项工作的研究人员,以一种全面的方式增强了所有的抗氧化酶。本文共同作者、巴伦西亚大学研究人员Mari Carmen Gómez-Cabrera强调说:“相比于传统服用抗氧化剂(直接与氧反应)的方法,我们通过提高G6PD水平及其副产物NADPH,刺激了所有的细胞的天然抗氧化机制。”

基于这些结果,研究人员指出,增加NADPH水平的药物或营养补充剂,可作为潜在的工具,延缓人类和年龄相关疾病(如糖尿病等等)的衰老过程。更具体地说,维生素B3及其衍生物可导致NADPH前体的合成,是对未来研究的合适候选药物。

(责任编辑:泉水)
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