抚平细胞“内部”的皱纹:提前抗衰老

一项新的突破性研究表明我们可以如何恢复细胞的功能并解决衰老的不良影响

衰老是一个自然而不可避免的过程,因为没有任何生物能够幸免于难。 衰老是人类最大的谜团之一,仍然需要充分了解。 世界各地的科学家都在研究衰老问题,例如为什么我们的脸上会出现皱纹,或者为什么我们会随着年龄的增长而变得虚弱和脆弱,更容易患上疾病。 这是一个非常引人入胜的研究领域,因为衰老过程会引起每个人的兴趣,并且是许多人争论的话题。 人们始终认为,为了防止衰老,我们必须保持身体活动、保持体重等。但即使是生活方式非常健康的人也容易出现细胞功能障碍,这是与衰老一样自然过程的一部分。 为了能够理解衰老,研究需要专注于解开人类衰老过程中涉及的分子机制。 在获得更好的洞察力后,可以设计更有效的疗法来帮助我们更好地衰老。

了解基因“关闭”

我们身体的每个细胞都会表达基因。换句话说,有些基因被“开启”,而另一些则被“关闭”。在特定时间点,只有非常特定的基因会被开启。这种被称为基因调控的重要过程是正常发育的一部分。被关闭的基因位于核膜(包裹细胞核的膜)附近。随着年龄的增长,我们的核膜会变得粗糙不平,因此基因的“关闭”过程会受到影响。研究表明,DNA在细胞核内的位置至关重要。虽然每个细胞都拥有相同的DNA,但每个细胞都是不同的。因此,某些基因在一个器官(例如肝脏)中必须开启,而在另一个器官中则必须关闭,反之亦然。如果这种关闭过程出现异常,就会引发问题。这就是为什么基因调控对正常发育至关重要的原因。

没有什么比成功更成功!

美国弗吉尼亚大学医学院的研究人员在《衰老细胞》(Aging Cell)杂志上发表的一项新研究表明,衰老带来的不良影响可能源于细胞核(包含DNA)的“皱缩”。研究人员称,这些皱缩会阻碍基因的正常功能,即妨碍基因的精确“开启”和“关闭”。研究人员专门研究了一种脂肪肝疾病模型,发现随着年龄增长,由于皱缩的细胞核膜功能失调,我们的肝脏会逐渐被脂肪覆盖。这种功能障碍会导致原本应该“关闭”的基因释放DNA。有时,这种释放会导致基因过度表达,而正常情况下应该完全不表达,即出现异常功能。最终,这会导致正常的肝细胞转变为脂肪肝细胞。肝脏内脂肪的积累会带来严重的健康风险,包括2型糖尿病、心脏病甚至死亡。

防止老化的不良影响

研究人员发现,细胞核膜起皱的原因是缺乏一种名为核纤层蛋白(lamin)的物质(随着年龄增长),而这种物质对细胞功能至关重要。一旦核纤层蛋白——一种以多种形式存在的细胞蛋白——重新整合到细胞中,细胞膜就能恢复平滑,细胞功能也会像年轻时一样。然而,如何将大量的核纤层蛋白精准地输送到细胞内的特定目标细胞(即那些细胞膜起皱的细胞)仍然是一个难题。研究人员想到了利用定制的工程病毒来实现这一输送。利用病毒进行递送已成为一个令人兴奋的研究领域,因为病毒已被成功用于在体内执行特定任务,例如杀死癌细胞或耐药菌。特别是肝脏,一直是工程病毒递送方法的有效靶点。一项研究表明,病毒能够将基因调控蛋白直接递送到肝脏,帮助肝纤维化患者修复肝脏损伤。在本研究中,一旦层粘蛋白成功输送,细胞就会像正常的健康细胞一样运作,因为不需要存在的物质将被清除。

老龄化话题具有社会意义

衰老是个人和社会关注的关键问题之一,它影响着所有人群。这项新发现有望应用于糖尿病、脂肪肝以及其他以年龄为风险因素的代谢性疾病的治疗或预防。此外,细胞核膜的皱缩可能不仅会损害肝脏(如本研究所示),而且可能普遍影响身体其他部位。例如,在许多影响其他器官的年龄相关疾病中,细胞核膜皱缩的出现可能是一个重要因素。考虑到本研究对人体细胞随年龄退化机制的理解,或许可以逆转衰老进程。这项研究目前仍处于非常早期的假设阶段,但无疑对多种疾病具有深远的影响。研究人员甚至提出了一种针对细胞内部的“抗皱”霜,类似于目前广泛用于抚平面部皱纹的视黄醇霜。这似乎是抗衰老领域的一项革命性突破。老龄化研究具有影响人们生活的潜力。老龄化是一个多学科交叉的领域,不仅与生命科学相关,也与经济学研究人员、心理学家和社会科学家息息相关。

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来源(S)

Whitton H 等 2018. 核纤层的变化改变了衰老肝脏中先锋因子Foxa2的结合。衰老细胞。17(3)。https ://doi.org/10.1111/acel.12742

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