Nature：抗衰机制的奥秘究竟是什么？

来源：瑞沃德生命科学

近年，对于衰老机制的探索以及相关性疾病的研究，一直是生命科学领域关注的热点。从生命科学层面上讲，生命衰老主要体现在基因组不稳定性（genomic instability），端粒缩短（telomere attrition），表观遗传学改变（epigenetic alterations），蛋白内稳态丧失（loss of proteostasis），营养感应失调（cellular senescence），干细胞耗竭（stem cell exhaustion）和细胞间信息交换改变（altered intercellular communication）。而其中发表在《Nature》中的一篇研究结果显示，人类机体中两个基因组、细胞核及线粒体间的组合和相互作用，可以诱发机体细胞产生一种适应性表现，从而对人们的寿命产生一定程度的积极影响。

本次研究由来自萨拉戈萨大学等多个研究机构的研究人员共同完成。研究中有足够的证据表明，幼年动物机体细胞线粒体DNA的改变，会诱发一系列适应性的细胞机制出现，从而可以确保机体进行一种较为健康的老龄化过程。由此也提示我们，如果可以探究得出健康老龄化背后的生物学机制，我们就有机会在老龄化期间对机体的健康状态做出正向的调控，以及维持更长期的机体健康。

本项研究的部分结果

• 由C57BL/6小鼠细胞核基因组和NZB/OlaHsd 小鼠的mtDNA整合而成的BL/6NZB小鼠的平均寿命延长了16%，最大寿命并没有改变(图1a)。
• 9个月后，BL/6NZB小鼠体重增加较少(图1b)。
• 两岁的BL/6C57小鼠比同龄BL/6NZB小鼠表现出更多的衰老迹象(图1c，更多数据见图3a, b)其中包括卵巢功能，同时BL/6NZB小鼠12个月龄时脂褐素积累较少(更多数据见图3e, f)。
• 1岁BL/6C57小鼠的端粒平均水平相较于BL/6NZB长大约11%，而在两岁时，情况出现逆转，由于BL/6C57小鼠端粒长度减少率大于BL/6NZB小鼠的两倍(图1e)，因此BL/6NZB小鼠端粒更长一些(图1d)。
• 剖检肝脏结果显示，BL/6C57小鼠死亡时肿瘤发生率相对较高(图1f和补充数据图3c, d)，因此提示了BL/6C57小鼠的基因组不稳定性更高。
• 出生后4天，BL/6NZB小鼠肝脏线粒体呼吸和ATP合成更低。随后这两个变量在100天以后，两种基因型小鼠代谢指数逐步趋同(图1g)。主要由于在出生第20天至第300天BL/6C57小鼠肝脏呼吸指数持续下降，而BL/6NZB小鼠保持不变(图1h)。肝脏mtDNA基因测序结果显示，在每种mtDNA背景下均无年龄相关的mtDNA突变 (补充数据见原文表2，Data1)。延迟代谢恶化，降低肿瘤发病率，减慢端粒磨损，持续的卵巢功能等结果提示（详见下图3），在BL/6细胞核背景下，NZB mtDNA可促进更健康的衰老进程。

研究中小鼠的代谢数据

在上述实验过程中，各组小鼠的饮食饮水量、基础呼吸代谢指标以及活动量的监测，均使用OxyletPro-呼吸代谢监测系统。

针对每组实验小鼠，在标准代谢笼室内的活动量，持续监测了5天（5天4晚），同时分析得出每组实验小鼠24小时内的呼吸代谢和热量消耗。详细数据可参考下图。

总结

这项研究强调了供体线粒体DNA，在衰老过程中所扮演的重要角色。针对各种模型动物的新陈代谢研究，均需要基础的活动量和饮食饮水，呼吸代谢指标作为基本的数据支撑。

OxyletPro-呼吸代谢监测系统

这是一款用于实验室模型动物研究的成熟系统，采用间接热量法对呼吸代谢进行测定：

• 该系统软件最多可连接32通道呼吸代谢测定笼，大大提高实验效率！
• 特殊的配置，可测定新生大鼠呼吸热量。幼鼠呼吸代谢研究不用愁！也可进行大小鼠单跑道密封高规格跑步机的运动生理学研究。
• 通过集成化模块测定呼吸代谢(VO2消耗/VCO2产生)，食物和饮水摄入量，活动/站立行为；另外可搭配DSI技术遥测实验动物体温、心率、呼吸频率、血糖水平等。满足多种实验需求！

参考文献

1.López-Otín C,Blasco M A, Partridge L,et al. The hallmarks of aging[J]. Cell, 2013, 153(6): 1194-1217.

2.Latorre-Pellicer A, Moreno-Loshuertos R, Lechuga-Vieco A V, et al. Mitochondrial and nuclear DNA matching shapes metabolism and healthy ageing[J]. Nature, 2016, 535(7613): 561-565.