Nature：膠原蛋白怎樣延緩衰老？
日期：2014-12-16 08:58:58
Joslin糖尿病中心的科學家們在一毫米長的線蟲中進行了衰老研究。他們發現，延長壽命的不同方法（比如熱量限制和雷帕霉素治療）都會影響膠原和其他細胞外基質蛋白（ECM）的表達，細胞外基質是為組織、器官和骨骼提供支持的重要框架。相關論文發表在十二月十五日的Nature雜志上。
這項研究為人們提供了重要的新線索，有助于開發更好的藥物延緩衰老，治療與衰老有關的各種慢性病。
“為了研究目前幾種主要的長壽策略，我們對線蟲進行了遺傳學、營養學和藥物干涉。研究顯示，這些干涉提高了膠原和其他ECM基因的表達，促進了ECM的重塑，”文章的通訊作者之一T. Keith Blackwell說。“事實上，過表達一些這樣的基因，的確能使線蟲活得更長一些。”
這項研究指出，膠原和其他ECM成分的生產，對于線蟲的壽命非常關鍵。這意味著促進ECM重塑將能延緩人體衰老，Dr. Blackwell說。線蟲是研究衰老的理想模型，因為它壽命短而且很容易進行基因操作。
膠原是結締組織的主要結構蛋白，約占人體蛋白質總量的三分之一。“到處都有膠原，它們就像是組織的腳手架，為組織賦予彈性和強度，”Dr. Blackwell說。
ECM結構會隨著年齡增長而逐漸衰退，膠原也被認為與多種人類疾病有關，包括糖尿病并發癥、心血管疾病、骨病和腎病。此前的衰老研究大多針對那些保護細胞或再生細胞的機制，而這項研究認為一切都和ECM聯系在一起。“這是一個非常重要的發現，能影響到許多領域，”Joslin糖尿病中心的首席科學家George King評論道。
Joslin團隊在線蟲中建立了feast-and-famine兩種生活方式，并由此解析了兩個關鍵的分子通路。這兩個通路都與胰島素和IGF-1（insulin-like growth factor 1）有關，IGF-1是一種分子結構很類似胰島素的激素。其中一條通路能讓線蟲休眠，以便更好的耐受極端溫度、食物匱乏和其他壓力，當條件改善之后線蟲能夠恢復正常生活。另一條通路與人類更為接近，需要激活SKN-1基因。SKN-1是一個控制許多壓力防御機制的主調控子，相當于人類調控子Nrf1/2/3。
“在衰老過程中，機體組織的維持日益退化，”文章的第一作者Collin Ewald說。“衰老研究的最終目標是在確保健康的同時延長人類壽命。其他實驗室在線蟲中進行長壽研究時，也曾檢測到膠原基因的高水平表達。但這些研究主要關注的是細胞內部程序，并沒有深入研究這一現象。”
此前的研究表明，通過藥物或基因改造延長小鼠壽命時，會使其肌腱更強壯也更有彈性。這項研究首次檢驗了ECM重塑抵御衰老的可能性，為人們開啟了長壽研究的新方向。在此基礎上，研究者們將能開發出更好的藥物延緩衰老和治療慢性病。
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