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科学家阐述衰老速度差异之谜:延缓衰老不一定延寿

2017-11-10 09:31:27  澎湃新闻    参与评论()人

(原标题:中国科学家阐述衰老速度差异之谜:延缓衰老,也不一定能延寿)

大脑控制着人的感知、行为、情感和决定,但竟然也控制着衰老?

这一发现令人惊讶。

11月9日凌晨,中国科学院神经科学研究所、脑科学与智能技术卓越创新中心、神经科学国家重点实验室研究员蔡时青带领的研究团队在国际顶级学术期刊《自然》(Nature)上发表论文,他们在线虫的大脑中发现了一种新的神经肽,并由此揭开一条传递衰老信号的“信息高速公路”——信号通路,延缓衰老的方法也因此浮出水面。

9日上午,蔡时青告诉澎湃新闻,当想办法抑制“信息高速公路”后,线虫衰老的速度减缓了,不过,线虫的寿命没有因此而变长,因为生命的最终期限不变。

延缓衰老,也不一定能延长寿命。

科学家阐述衰老速度差异之谜:延缓衰老不一定延寿

缓慢衰老的线虫

但线虫的生存质量确实提高了:其雄虫交配能力、进食能力的衰老速度都减缓了。

他们还发现,“信息高速公路”是专线专用。该通路对线虫运动能力的衰老没有影响。

这或许将吸引更多人投身这一研究领域,寻找新基因,开发药物,揭开其他动物——包括人的衰老控制之谜。

蔡时青目前还正在关注如何延缓线虫认知功能的衰老。

中国科学院外籍院士、中国科学院神经科学研究所所长蒲慕明告诉澎湃新闻,蔡时青研究组的这一研究成果与“健康中国2030”目标的实现密切相关。目前发现的这套机制虽然是在线虫身上,但很多生物可能都是相似的机制,甚至是同样的基因。通过口服前述神经肽的抑制剂,或许可以延缓衰老,但首先需要进行临床试验。

据蔡时青介绍,该研究耗时七年。他们遇到的一个巨大难题直到Crispr-Cas9技术被发明后才得以解决。

一位审稿人表示,该研究就遗传如何影响衰老,做出了多个重要发现。虽然这些发现并非全部都是新的,但在该研究中它们得到了非常强的阐释,比如机体组织健康、行为能力,与寿命长短没有必然的联系。该研究论文巧妙运用行为和基因位点在不同野生线虫品系之间的差异,将神经肽信号、行为和衰老三者联系了起来。

如果把人体比作汽车

早在50多年前,全身透明、体长仅1.5毫米的秀丽隐杆线虫就已经成为生物学家的“宠物”,它们被养在果冻一样的琼脂糖培养基上爬来爬去,它们的食物是大肠杆菌。

人们用显微镜观察其形态和行为。从一个细胞到成虫,线虫的整个生命周期都被科学家们完整而细致地描绘过。

线虫拥有简单的神经系统,它会趋利避害,有学习和记忆能力,会主动寻找食物。在20下,线虫的平均发育时间是3.5天,整个生命周期仅三周、21天。

蔡时青带领的研究人员发现,来自世界各地的线虫,其衰老速度不同。比如,以交配能力为例,他们发现,与世界各地的其他线虫相比,来自英国的CB5854线虫的衰老速度较慢。在进食能力、运动能力上,线虫的衰老速度也各有不同。

为什么会存在这样的差异?

蔡时青带领的研究人员将不同的线虫杂交并测序,最终将可疑的基因定位在一个长度为300kb的DNA片段上,其中有多个候选基因存在。他们最终锁定了rgba-1基因(行为衰老调控基因-1)。

经过艰难的分离和鉴定,研究人员确认,rgba-1基因表达了一种神经肽RGBA-1。

顺藤摸瓜,研究人员找到了该衰老信号通路的其他下游成分:七次跨膜蛋白NPR28和线粒体中的蛋白去乙酰化酶SIR2.1蛋白。

NPR28蛋白位于5-羟色胺能和多巴胺能神经元表面,SIR-2.1介导了线粒体的应激反应。

这些蛋白和前述神经肽像光缆一样,组成了衰老信号的“信息高速公路”。其中的每一种成分的基因都可能有很多不同的“版本”,基因序列不尽相同,千人千面,因此导致其蛋白活性上的差异。

无论这些“信息高速公路”怎样组合,但只要线粒体的应急反应增强,雄线虫的交配能力的衰老速度就减慢。

蔡时青告诉澎湃新闻,为了证明rgba-1的作用,研究人员曾想引入突变,但迟迟未能成功。实验耽搁了一年多。“基因魔剪”Crispr-Cas9被发明后,他们使用该技术,才高效地完成了相关实验。

他推测,人和其他动物体内也潜藏着这样的信号通路,或相似的控制机制。

科学家阐述衰老速度差异之谜:延缓衰老不一定延寿

控制寿命的基因

该论文共同第一作者高革博士告诉澎湃新闻,他们尚未找到人类的前述神经肽的基因,但找到了人体中的前述七次跨膜蛋白的基因。

对于新发现的衰老信号通路,该论文的第一作者尹江安博士做了一个绝佳的比喻。他表示,如果把人体比作一辆汽车,车辆的老化正如人体的衰老。

生命体如同一台被设定了报废期限的汽车,根据车载电脑主动发出的指令,这辆汽车每天它会老一点点。如果指令给得急切,车就“老”得快,会很快、很早出问题,需要大修,需要更换零件,甚至提前终止寿命。

蔡时青带领研究团队发现的延缓衰老机制,如同从车载电脑下手,让衰老指令给的少一些、慢一些,车辆就更长时间地保持良好状态,但报废期限不变。

健康衰老和中国脑计划

蒲慕明表示,蔡时青研究组的研究成果跟健康脑的目标是极为密切的。要实现2030年健康中国的目标,全社会老年人的健康非常重要。这也是目前人们面临的最严重问题之一。

很多老年病,比如阿尔茨海默病、帕金森病,都是衰老导致的疾病。过去几十年中,人们都想找到治疗的方法,世界各大药厂投入数千亿美元进行相关药物的研发,但到现在都没有一个真正能够用于治疗的药物。

蒲慕明说,人们现在普遍的看法是,对于衰老带来的神经退行性疾病,最好的干预方法就是延缓衰老。比如,现在85岁以上的老人,根据统计,大概三分之一的人会患老年痴呆。假如我们能把老年痴呆的发病时间推迟到95岁,那么因此而失能的老人就很少了。因为人类的寿命是有限制的,随着年龄的增长,死亡率会有变化。95岁以后,人类的死亡率会大大增加。

蔡时青研究组发现的这套衰老控制机制虽然是在线虫身上,但由于进化上的保守性,很多生物可能都是同样的或相似的机制。

基因难以被改变,但神经肽的量或许可以通过某种药物来减少或抑制,让衰老的速度慢下来。

如果衰老可以被减缓,那么死亡还会发生吗?

蒲慕明认为,死亡不可避免,这是进化决定的。死亡是由多基因、多因素造成的系统性崩溃,衰老虽然被延缓,但生命还是有终点。

蒲慕明强调,“我们不能改变死亡,但是如果可以延缓衰老,就可以改善他的生活质量,尽可能让他健康地衰老,这是老龄化社会应该努力的方向。”

早在2014年3月12日,蔡时青研究组就在《神经科学杂志》上发表论文,基于让线虫节食的实验数据,提出假说:长寿与衰老无必然联系。延长寿命,也不一定能够延缓动物的行为退化。

反之亦然。延缓衰老,也不一定能延长寿命。

科学家阐述衰老速度差异之谜:延缓衰老不一定延寿

衰老伴随着生理机能的降低,各种老年病袭来

蒲慕明提到,中国将要启动的脑计划,很大一部分工作就是要找到对老年痴呆(阿尔茨海默病)这样神经系统疾病的早期诊断、早期干预的方法。

比如,一个人如果发生记忆力衰退,该用什么干预的方法,来减缓其进程。不一定是吃药,或许可以通过脑力运动、社交行为、生理调控等方案。

蒲慕明透露,中科院的脑科学智能技术卓越创新中心有100多位来自研究所的、来自大学的正高级职称的研究员。其中,九个实验室合作研发了定量测量脑功能的工具集。使用这些工具,人们可以很快定量地测出跟脑功能相关的指标,包括认知、记忆、运动、感知等功能。有了这些定量的指标,就可以进行诊断。

上海市正在建立相关的人群队列,定期给人们检查脑功能。但此前我们去做健康检查,什么都测了,但唯独没有测大脑的情况,因为缺乏测量方法和定量指标。未来,人们每年的健康检查中将包括脑健康的检查。如果大脑记忆力下降了,结合其他生理参数,比如血压、血糖、血脂,进行综合评分。如果评分较差,医生需要赶快给你开药,或者给你建议。

“中国脑计划什么时候启动,现在还没有确切的消息或时间表。但前期准备工作很顺利。2013年开始讨论,到现在已经四年了。我觉得,中国脑计划没有像国外的那样纷纷上马,是好事。这是国家十五年的计划,是一个长期的事情,真的要好好讨论,需要充分地准备,想清楚需要什么样的体制、机制的设计,经费怎样用到刀口上面,这是我们脑计划成功的保障。所以,我不急,我认为,宁可好好地计划,也不要匆匆上马。”

蒲慕明说,蔡时青论文中的研究是对雄性线虫交配能力、进食能力的干预,但认知行为对人类来说是更重要。我们已经有了一些用生理的或物理刺激的干预手段,来维持健康脑。但从基因角度进行干预,还需要进一步研究,认知行为很复杂。

(责任编辑:曲格林 CN064)
 
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