密歇根大學的一組研究人員發現,生命早期經歷的氧化應激會增加生命后期的抗逆性。這一新發現公布在12月4日Nature雜志上。
當細胞產生更多的氧化劑和自由基,多過它本身可以處理的時候,就出現氧化應激脅迫(Oxidative stress,生物通注)。這是衰老過程的一部分,但也可能來自外界條件,例如運動和熱量限制。
密歇根大學Ursula Jakob和Daphne Bazopoulou分析了秀麗隱桿線蟲,發現在發育過程中,這種線蟲如果產生較多的氧化劑,會比產生較少氧化劑的線蟲的壽命更長。
這一結果令人驚訝,因為我們都知道環境壓力對動物的衰老速率有著重要影響,過度的環境壓力往往造成細胞和機體損傷,縮短壽命。
Jakob表示,研究人員一直想知道是什么決定壽命的可變性,其中一部分是遺傳性的:如果您的父母長壽,那么您也很有可能長壽。而環境是另一方面,就線蟲而言,可能會涉及到其他隨機的因素。這些生命很短的生物體是衰老研究典型的模型系統,部分原因在于每個雌雄同體的個體都會產生數百個基因相同的后代。Jakob說,然而,即使將它們放在相同的環境中,這些后代的壽命也會以驚人的程度變化。
“如果壽命僅由基因和環境決定,我們希望在同一培養皿上生長的遺傳相同的線蟲會在大約同一時間全部死亡,但結果并不是這樣。某些線蟲只能存活三天,而其他線蟲在20天后仍然快樂地活著。那么問題是,除了遺傳和環境之外,是什么導致壽命的巨大差異?”
Jakob和Bazopoulou發現,在發育過程中,各個線蟲產生的活性氧種類差異很大,這讓他們找到了答案的另一部分。
活性氧(Reactive oxygen species,ROS)是每種呼吸空氣的生物產生的氧化劑。ROS與衰老密切相關——它們引起的氧化損傷正是許多抗衰老面霜聲稱要抵抗的。
然而研究人員發現,在發育過程中產生了更多ROS的線蟲的壽命實際上并不是變短了,而是壽命更長了。
Bazopoulou說:“在生活的早期階段承受壓力可能有助于更好地抵抗之后生活中可能遇到的壓力。”
當研究人員在發育過程中將讓線蟲種群暴露于外部ROS時,整個種群的平均壽命會增加。盡管研究人員還不知道是什么觸發了發育過程中的氧化應激事件,但他們能夠確定這個過程可以延長這些蠕蟲的壽命。
其背后的機理是什么呢?
為此,Bazopoulou根據發育過程中的氧化應激水平,對數千個秀麗隱桿線蟲幼蟲進行了分類。通過將產生大量ROS的線蟲與產生少量ROS的線蟲分開,她發現兩組之間的主要區別是組蛋白修飾劑,這種修飾因子的活性對氧化應激條件敏感。
研究人員發現,在發育過程中暫時產生的ROS會在線蟲的生命早期引起組蛋白修飾劑的變化。這些變化如何在整個生命中持續存在,以及它們最終如何影響和延長壽命仍然未知。
然而,我們知道的是,這種特定的組蛋白修飾劑也對哺乳動物細胞敏感的氧化應激產生反應。此外,研究也表明生命早期干預可以延長哺乳動物模型系統(例如小鼠)的壽命。
“早期生命事件對生命后期產生如此深遠的積極影響,這令人驚訝。由于壓力,衰老和與年齡有關的疾病之間存在緊密聯系,因此生命早期事件也可能會影響年齡相關的疾病,例如癡呆和阿爾茨海默氏病,”Jakob說。
接下來,研究人員想弄清楚這些早期事件觸發了哪些關鍵變化。了解這一點可以幫助科學家開發可延長壽命的干預措施,這些干預措施可在生活的后期階段發揮作用。
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