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Nature子刊:提高细胞总抗氧化能力,有望延缓衰老

2016-03-19 00:01 西班牙国立癌症研究中心等 Nature Communications 阅读 0
核心摘要: 西班牙国立癌症研究中心等机构的研究表明,通过遗传学方法增加G6PD表达以提高NADPH水平,可全面提升细胞抗氧化能力,减少氧化损伤,延缓衰老并延长雌性小鼠寿命14%。该研究为开发延缓衰老及年龄相关疾病的药物或营养补充剂提供了新思路,维生素B3及其衍生物是潜在候选。

细胞损伤的逐渐积累在衰老过程中起着重要作用。然而,许多细胞损伤的来源——有些真正导致衰老,有些则无关紧要——仍缺乏明确答案。衰老的氧化假说(自由基假说)由Denham Harman于1956年提出。此后,大多数试图证明氧化损伤与衰老相关的研究均未成功,包括多项使用抗氧化剂的人体临床试验。因此,尽管氧化损伤随年龄增长而积累是事实,但多数科学家认为这只是衰老的一个次要因素。

然而,近期观察结果可能改变这一观点。例如,剑桥大学领导的一个国际研究小组表明,衰老过程甚至始于出生前。在一项使用大鼠模拟妊娠和胎儿发育的研究中,母鼠在怀孕期间服用抗氧化剂,其后代在成年期衰老更缓慢。相关结果发表在《The FASEB Journal》上。去年8月,Buck研究所Campisi实验室的科学家培育出过量产生自由基、损害皮肤线粒体的小鼠,原预期会加速衰老,但年轻小鼠却表现出伤口愈合加速等益处。该研究发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

现在,西班牙国立癌症研究中心(CNIO)的Manuel Serrano团队与巴伦西亚大学José Viña团队及马德里IMDEA Food的研究人员合作,试图提高细胞的总体抗氧化能力,而非仅针对一两种抗氧化酶。他们通过增加NADPH水平来实现这一目标。NADPH是一种在抗氧化反应中至关重要的分子,但此前未与衰老直接关联。研究人员采用遗传学方法增加NADPH水平:制备转基因小鼠,使其体内葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)表达增加,该酶是NADPH生产的关键酶。相关结果发表在《Nature Communications》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,保护其免受氧化损伤,减少与衰老相关的过程(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,这些转基因动物的细胞更能耐受剧毒的人工氧化处理,证明G6PD增加确实提高了抗氧化防御系统。”此外,分析长寿命转基因动物时,发现其氧化损伤水平低于同龄非转基因动物。他们还研究了癌症发展倾向,未发现显著差异,表明增强G6PD活性对癌症发展无重要影响。

令研究小组惊讶的是,在转基因小鼠中测量衰老过程时发现:G6PD高表达(即高NADPH水平)的动物衰老延迟,能更好地代谢糖,并随年龄增长保持更好的运动协调能力。此外,转基因雌性小鼠的寿命比非转基因小鼠延长14%,而雄性小鼠的寿命无显著影响。本文共同第一作者、IMDEA Food的Pablo Fernández-Marcos指出:“这种寿命增加虽然不大,但意义重大,因为此前通过操纵个别抗氧化酶延长寿命的努力均告失败。”

细胞抗氧化能力的全面提高

关键之处在于,该研究以全面方式增强了所有抗氧化酶。本文共同作者、巴伦西亚大学研究人员Mari Carmen Gómez-Cabrera强调:“与传统服用直接与氧反应的抗氧化剂不同,我们通过提高G6PD水平及其副产物NADPH,刺激了所有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工具,延缓人类衰老及年龄相关疾病(如糖尿病)的进程。具体而言,维生素B3及其衍生物可促进NADPH前体合成,是未来研究的合适候选药物。

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