最近,德克薩斯大學UT西南醫學中心(UTSM)的研究人員在小鼠模型中發現,提高細胞的自噬能力可以使小鼠的壽命延長10%,并且它們更不容易患癌癥和其他由衰老引起的疾病。這項研究發表在最新一期的《Nature》雜志上。
自噬是細胞通過溶酶體清除不需要的或有毒的物質的生理過程。當身體受到感染時,它可以幫助消滅細菌和病毒。同時,細胞可以利用自噬過程清除受損的蛋白質或細胞器,這就像是細胞內的一次定期“大掃除”,清除細胞內堆積的“垃圾”。
20年前,這項研究的負責人Beth Levine博士和她的同事發現,編碼beclin 1蛋白的Becn1基因是調節自噬的關鍵基因。她的研究小組隨后表明,自噬在與人類健康相關的許多方面發揮著重要作用,如預防神經退行性疾病、對抗癌癥和感染。2003年,萊文博士的團隊發現,自噬所必需的遺傳機制對延長動物模型的壽命至關重要。
“人體的自噬能力隨著衰老而逐漸減弱,這可能是衰老的原因之一。”萊文博士說。但關鍵問題還沒有得到回答:在哺乳動物中,自噬的不斷完善是否能延長動物壽命,改善動物健康?
為了回答這個問題,Levine博士和中國學者Ming Chang Hu教授領導的團隊建立了一個具有高自噬能力的小鼠模型。研究人員在自噬蛋白beclin 1上添加了一個突變,導致其與BCL2蛋白的結合減弱,而BCL2蛋白通常會在自噬過程中抑制beclin 1蛋白的功能。自出生以來,這只老鼠的所有器官的自噬能力都得到了提高。去年,《PLOS Genetics》發表的研究表明,這些小鼠可以顯著提高導致阿爾茨海默病的淀粉樣蛋白的清除率,防止認知能力下降,延長小鼠的壽命。
《Nature》發表的最新結果顯示,這些小鼠的壽命平均延長了10%,健康狀況也有所改善。減少衰老和自發腫瘤發生引起的腎臟和心臟病變。生物體中存在的Klotho蛋白稱為抗衰老蛋白。在小鼠模型中,如果Klotho蛋白缺失,beclin 1蛋白和BCL2蛋白的結合會增強,自噬能力減弱,小鼠會早死不育。Becn1基因的突變,可以提高自噬,可以挽救Klotho蛋白缺失帶來的這些后果。
本研究的兩位共同負責人Beth Levine教授(前排中)和Ming Chang Hu教授(前排左一)(圖片來源:UT西南醫學中心)
“這些研究對人類健康和藥物研發具有重要意義,”萊文博士說。“他們表明,增強自噬的策略可能有助于延緩衰老和預防與衰老有關的疾病。結果表明,長期改善自噬可能是安全的,可用于治療神經退行性疾病等衰老相關疾病。更重要的是,它為改善自噬提供了一個特定的靶點,即破壞beclin 1和BCL2蛋白的結合。”
目前,Levine博士的團隊正在與UTSM化學系的Jef De Brabander博士合作合成這些藥物。根據發表在《Nature》期刊上的研究結果,這些藥物可能會改善人類健康,延長人類壽命。
參考資料:
[1]細胞再循環過程是更長壽、更健康的關鍵
[2]be clin 1bcl 2自噬調節復合物的破壞促進了小鼠的壽命
[3]利用細胞的“內務管理”有助于戰勝與年齡有關的疾病
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