Scientific Reports :甘氨酸治疗或逆转衰老机制
线粒体氧应激是解释衰老过程的一种常规理论,线粒体利用再激活氧的方法产生能量,随着时间的流逝,这些氧在体内逐渐积累并开始破坏细胞,包括线粒体本身。日本筑波大学的Jun-Ichi Hayash教授领导的研究团队最近发表在Scientific Reports上研究发现在人类细胞系中衰老可延迟,甚至是可逆转。他们进行了一些令人信服的研究并得出结论——年龄相关的线粒体缺陷并不是由线粒体DNA突变的积累导致的,而是由另一种形式的基因调控来调节。研究还确认了两种特殊的,能够调节最小和结构最简单的氨基酸,即甘氨酸,其生成的基因GCAT和SHMT2参与了衰老的过程。
研究人员使用从年轻人和老年人身上得到的人类成纤维细胞系来观察线粒体的功能。通过比较这两组细胞的线粒体呼吸和DNA损伤的程度,研究人员发现老年组细胞线粒体的确呼吸作用减少,然而老年和年轻组之间的DNA损伤的程度却没有差别。研究人员重新编程来自于年轻与年老人成纤维细胞系回到胚胎干细胞样态,并假设另一种可能性,即表观遗传学调控可能与线粒体中衰老来带的相关影响有一定关系。然后将上述这些细胞刺激分化为成纤维细胞,检测它们的线粒体呼吸功能。令人难以置信的是,与年龄相关的缺陷都被逆转,所有成纤维细胞的呼吸过程“媲美”胎儿成纤维细胞系。这个结果表明在线粒体中的衰老过程是可逆的,类似于分化表型,都是由表观遗传调控控制,而不是细胞核或线粒体DNA突变导致。
研究人员寻找控制这一表观遗传调控可能的基因,通过微阵列筛选确认了两个调节线粒体甘氨酸生产的特殊基因CGAT和SHMT2。他们发现,通过改变这些基因的调控可以诱导或者恢复成纤维细胞系线粒体功能缺陷。另外,在97岁老年人的成纤维细胞系培养基加入甘氨酸10天后,线粒体功能恢复。这表明,甘氨酸治疗可逆转在老年人成纤维细胞年龄相关的线粒体呼吸缺陷。
《医学科学报》 (第21期 第4版 国际期刊), 百拇医药