新研究发现细胞膜损伤会导致细胞衰老

新研究发现细胞膜损伤会导致细胞衰老日本科研人员的一项新研究显示，细胞膜受损除了导致细胞的死亡或自我修复外还有第三种可能——导致细胞衰老。新华社报道，细胞膜是细胞的一层厚约五纳米的“防护外壳”，相当于肥皂泡厚度的二十分之一。这层薄膜易受机体活动损伤，也具有自我修复能力。一直以来，人们认为细胞在细胞膜受损后，要么修复要么死亡。日本冲绳科学技术大学院大学的研究人员开发了一种诱导芽殖酵母细胞和人体成纤维细胞的细胞膜损伤的方法。通过全基因组测序筛选等检测，研究人员发现细胞膜损伤限制了芽殖酵母细胞的复制能力；在成纤维细胞中，细胞膜损伤会导致细胞过早衰老。普通细胞的分裂能力是有限的——大约分裂50次后就无法再继续，随后便进入细胞衰老状态。此外，在实验室环境中，脱氧核糖核酸（DNA）损伤、端粒缩短、致癌基因激活等因素也会诱发细胞衰老。长期以来，研究界一直认为细胞衰老其实都是通过激活DNA损伤反应来诱导的。然而，研究人员在此次研究中发现，细胞膜损伤导致细胞衰老的机制并不通过常规的激活DNA损伤反应来诱导，而是独立于此的另外机制，且细胞膜损伤导致的细胞衰老过程比激活DNA损伤反应诱导的衰老过程慢。近年的研究显示，清除动物和人体内的衰老细胞可以改善与年龄相关的疾病。研究人员认为，该研究结果有助于制定未来增进健康、延年益寿的策略。这一研究成果发表在新一期英国《自然·老化》杂志上。2024年2月27日12:18PM

表观遗传学的 "重启 "逆转了小鼠的衰老 可以延长寿命

表观遗传学的"重启"逆转了小鼠的衰老可以延长寿命我们的基因组包含我们完整的DNA蓝图，它存在于我们身体的每一个细胞中。但这并不是全部--还有一层信息，被称为表观基因组，位于上面，控制着不同类型的细胞中哪些基因被开启和关闭。就好像我们身体里的每个细胞都在按照相同的操作手册（基因组）工作，但表观基因组就像一个目录，引导不同的细胞进入不同的章节（基因）。毕竟，肺部细胞与心脏细胞需要非常不同的指令。环境和生活方式因素，如饮食、运动，甚至童年经历，都可能在我们的一生中改变表观遗传学的表达。表观遗传学的变化与生物衰老的速度有关，但它们是否推动了衰老的症状或本身就是一种症状仍不清楚。对于这项新的研究，哈佛大学的研究人员在小鼠身上进行了实验以找出答案。利用一个名为"表观基因组诱导性变化"（ICE）的系统，研究小组加快了小鼠体内DNA损伤和修复的自然过程，以检查这是否也加速了衰老症状。在哺乳动物细胞中，我们的染色体每分钟经历多达一百万次的DNA断裂，而表观遗传因子在返回其原始位置之前会非常迅速地协调修复。该团队设计了小鼠，其经历DNA断裂的速度比正常速度快三倍。随着时间的推移，他们发现表观遗传因子变得更加"心不在焉"，在修复DNA断裂后不会返回原处，导致表观遗传组变得杂乱。果然，到了6个月大时，小鼠显示出衰老的身体迹象，与同龄的未编辑小鼠相比，它们的健康状况似乎差了很多。科学家们说，他们以此证实了表观基因组在衰老中的作用。下一步是测试我们是否能对此做些什么，因此该团队实施了一种由三个基因组成的基因治疗鸡尾酒，称为Oct4、Sox2和KLF4。这些基因在干细胞中很活跃，在之前的工作中，该团队发现它们可以用来恢复患有老年性青光眼的小鼠的视力。在这种情况下，ICE小鼠的衰老生物标志物急剧减少。他们的表观基因组变得无序，使他们的组织和器官恢复到更年轻的状态。该研究的资深作者大卫-辛克莱说："这就像重新启动一台故障的计算机。"[它]启动了一个表观遗传程序，导致细胞恢复它们年轻时的表观遗传信息，区别在于这是一次永久性的重置。"该团队说，这一发现有可能是巨大的。通过解决衰老本身，许多由这个自然过程产生的疾病可以得到更有效的治疗。"如果正确的话，这意味着癌症、糖尿病和阿尔茨海默氏症可能有相同的根本原因，可以通过单一的治疗方法逆转来治疗或治愈与年龄有关的疾病，"辛克莱尔在Twitter上发布。虽然在实现这样的崇高目标之前还有很多研究要做，但工作已经在进行中。一篇尚未经过同行评审的预印本论文对老年小鼠系统地施用相同的基因治疗鸡尾酒，其年龄相当于人类的77岁。这些小鼠的寿命比未经治疗的小鼠长9%。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339405.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1339405.htm

生物学家研制出光动力酵母菌 带来对进化、生物燃料和细胞衰老的新认识

生物学家研制出光动力酵母菌带来对进化、生物燃料和细胞衰老的新认识AnthonyBurnett说:“坦率地说，我们对将酵母转化为光养生物(能够利用光能的生物)是多么简单感到震惊。我们所需要做的就是移动一个基因，它们在光照下的生长速度比在黑暗中快2%。没有任何微调或精心的哄骗，它就是有效的。”很容易地为酵母配备这样一个进化上重要的特征，可能对我们理解这种特征是如何起源的意义重大，以及如何将其用于研究生物燃料生产、进化和细胞老化等问题。寻找能量提升这项研究的灵感来自于该小组过去研究多细胞生命进化的工作。该小组去年在《自然》杂志上发表了他们的第一份关于多细胞长期进化实验(MuLTEE)的报告，揭示了他们的单细胞模式生物“雪花酵母”是如何在3000代的时间里进化出多细胞的。在这些进化实验中，出现了多细胞进化的一个主要限制:能量。“氧气很难扩散到组织深处，因此你得到的组织没有能力获得能量。”“我一直在寻找绕过这种基于氧的能量限制的方法。”在不使用氧气的情况下给生物体提供能量的一种方法是通过光。但是从进化的角度来看，将光转化为可用能量的能力是复杂的。例如，允许植物利用光作为能量的分子机制涉及许多基因和蛋白质，这些基因和蛋白质在实验室和自然进化中都很难合成和转移到其他生物体中。幸运的是，植物并不是唯一能将光转化为能量的生物。保持简单生物体利用光的一种更简单的方法是利用视紫红质:一种无需额外的细胞机制就能将光转化为能量的蛋白质。该研究的主要作者AutumnPeterson说:“视紫红质在生命之树上随处可见，显然是生物体在进化过程中相互获取基因而获得的。”这种类型的基因交换被称为水平基因转移，涉及在不密切相关的生物体之间共享遗传信息。水平基因转移可以在短时间内引起看似巨大的进化跳跃，比如细菌如何迅速对某些抗生素产生耐药性。这可能发生在所有的遗传信息中，特别是在视紫红质蛋白中。“在寻找将视紫红质转移到多细胞酵母中的方法的过程中，我们发现我们可以通过将其转移到常规的单细胞酵母中来了解过去在进化过程中发生的视紫红质水平转移。”为了观察他们是否能给单细胞生物配备太阳能视紫红质，研究人员将一种由寄生真菌合成的视紫红质基因添加到普通的面包酵母中。这种特殊的基因被编码为一种视紫红质，这种视紫红质会被插入细胞的液泡中，液泡是细胞的一部分，像线粒体一样，可以将视紫红质等蛋白质产生的化学梯度转化为能量。配备了空泡紫红质，酵母在光照下的生长速度大约快了2%——这对进化来说是一个巨大的好处。“在这里，我们有一个单一的基因，我们只是把它跨环境拉到一个以前从未有过光养性的谱系中，它就这样工作了。”“这表明，这种系统真的很容易，至少有时，在一个新的有机体中发挥作用。”这种简单性提供了关键的进化见解，研究人员说明了“视紫红质能够轻易地在如此多的谱系中传播，以及为什么会这样”。由于空泡功能可能有助于细胞衰老，该小组也开始合作研究视紫红质如何能够减少酵母的衰老效应。其他研究人员已经开始使用类似的新型太阳能酵母来研究推进生物生产，这可能标志着生物燃料合成等方面的重大进步。然而，这一团队更热衷于探索这种额外的好处如何影响单细胞酵母向多细胞生物的转变。“我们有这个美丽的简单多细胞模型系统，”Burnett说，他指的是长期运行的多细胞长期进化实验(MuLTEE)。“我们想给它光营养，看看它是如何改变它的进化的。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1414981.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1414981.htm

抗衰老药物寻求消除 "僵尸"细胞 但这可能是危险的？

抗衰老药物寻求消除"僵尸"细胞但这可能是危险的？衰老细胞的特点是它们最终停止繁殖，但并不像预期的那样死亡。肺部、重症监护、过敏和睡眠医学副教授、该研究的资深作者TienPeng博士说："衰老细胞可以占据'哨兵'的特权位置，监测组织的损伤，并通过刺激附近的干细胞生长和启动修复作出反应，既能损害又有治愈作用。可以理解的是，科学家最初认为衰老细胞纯粹是有害的。衰老细胞具有老旧、破损细胞的特征，并且没有能力制造新细胞，随着人类年龄的增长而不断积累。它们不是死亡，而是继续生存，喷出混合的炎症物质，形成衰老相关的分泌表型（SASP）。这些变量与阿尔茨海默氏病、关节炎和其他与年龄有关的疾病（如癌症）有关。它们被赋予了一个响亮的名字"僵尸细胞"。使用针对并摧毁"僵尸细胞"的衰老剂，研究人员发现，从动物身上去除衰老细胞可以防止或减少与年龄有关的疾病，并增加动物的寿命。在那之后，研究实验室和制药公司的活动激增，专注于发现和完善这些药物的更有力版本。但是杀死衰老细胞也有危险。首先，目前这项研究表明，衰老细胞也拥有通过激活干细胞修复促进正常愈合的能力。研究表明，衰老剂可能对正常修复产生不利影响，但它们也有可能针对衰老细胞驱动病态干细胞行为的疾病。研究衰老细胞的一个主要挑战是，衰老的生物标志物（如基因p16）往往相当稀少，使其难以检测到细胞。在早期的实验中，研究人员将称为成纤维细胞的细胞提取到培养皿中，让它们生长并产生足够的细胞来进行实验，然后用诱导它们成为衰老的化学物质来强调这些细胞。但是在生物体内，细胞与它们周围的组织相互作用，强烈影响着细胞的基因活动。这意味着隔离在玻璃皿中生长的细胞的特征可能与自然环境中的细胞有很大的不同。为了给他们的研究创造一个更强大的工具，博士后学者NaboraReyesdeBarboza博士及其同事改进了一种常见的技术，将一个相关的p16基因，它在衰老细胞中过度活跃--与绿色荧光蛋白（GFP）融合，作为一种标记，可以在紫外光下显示细胞的位置。通过提高这些衰老细胞中绿色荧光蛋白的数量和稳定性，雷耶斯极大地放大了荧光信号，最终使研究人员能够在活体组织的自然栖息地看到衰老细胞。利用这种高度敏感的工具，研究人员发现，衰老细胞存在于年轻和健康的组织中，其程度比以前想象的要大，而且实际上在出生后不久就开始出现了。科学家还确定了衰老细胞分泌的特定生长因子，以刺激干细胞生长和修复组织。与衰老和组织损伤相关的是发现免疫系统的细胞，如巨噬细胞和单核细胞可以激活衰老细胞，这表明在衰老或受损组织中看到的炎症是衰老细胞活动和再生的一个重要调节因素。在对肺组织的研究中，Peng的团队观察到绿色发光的衰老细胞躺在基底膜上的干细胞旁边，基底膜是防止外来细胞和有害化学物质进入身体的屏障，也允许氧气从肺部的空气中扩散到下层组织。损伤可能发生在这个动态界面，该团队在小肠、结肠和皮肤等其他屏障器官中看到了类似位置的衰老细胞，他们的实验证实，如果用衰老剂杀死衰老细胞，肺部干细胞就无法正常修复屏障表面。加州大学旧金山分校巴卡老龄化研究所主任、实验病理学StuartLindsay捐赠教授LeanneJones博士说，Peng的研究对老龄化研究领域确实意义重大，该领域的目标是帮助个人活得更长久、更健康。她说："这些研究表明，衰老学研究应该集中于识别和精确瞄准有害的衰老细胞，也许是在疾病的最早迹象，同时保留有用的细胞。这些发现强调了开发更好的药物和小分子的必要性，这些药物和小分子将针对牵涉到疾病而不是再生的衰老细胞的特定子集。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334245.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1334245.htm

从衰老到再生：蝾螈体内衰老的 "僵尸"细胞的存在增强了再生过程

从衰老到再生：蝾螈体内衰老的"僵尸"细胞的存在增强了再生过程红斑蝾螈Notophthalmusviridescens。通过研究具有显著再生能力的个体，研究人员发现，衰老细胞的存在加速了肢体再生过程。这些细胞分泌的因子向成熟的肌肉纤维发出信号，使其分化为肌肉祖细胞，从而增强再生能力。这一发现可以帮助研究人员了解为什么人类的再生能力有限，并有可能开发出与年龄相关疾病的新疗法。资料来源：MaximinaYun越来越多的证据表明，衰老的细胞也可能具有有益的作用，如伤口愈合或防止组织结疤。"几年前，我们的小组发现，衰老细胞存在于蝾螈肢体再生的关键阶段。有趣的是，其他小组随后在其他再生背景下发现了这些细胞，包括在哺乳动物中。"德累斯顿大学再生治疗中心(CRTD)和德累斯顿大学卓越生命物理学集群(PoL)以及马克斯-普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所(MPI-CBG)的研究组长MaximinaYun博士解释说："因此，我们想找出这些细胞是否以任何方式对再生本身作出贡献。"衰老的细胞促进再生Yun小组的研究人员开始研究蝾螈。这些动物具有独特的再生能力，能够重新长出它们身体的许多器官，包括失去的四肢。"蝾螈的肢体再生是一个迷人的过程。在几个星期内，它们重新长出一个功能齐全的肢体，"Yun博士解释说。为了检查衰老细胞的存在是否会影响肢体再生过程，Yun小组的研究人员找到了一种方法来调节伤口中衰老细胞的数量。该小组观察到，衰老细胞的存在增强了再生过程。"当伤口中存在更多的衰老细胞时，动物形成了一个更大的再生芽，或--我们称之为--胚胎组织。这是一个细胞的集合，将形成新肢体中所有需要的组织。组织越大，就有越多的细胞用于再生肢体，再生过程就越快。衰老细胞的存在似乎为再生过程提供了"燃料"，"Yun博士说。"僵尸"信号促进新的肌肉细胞更仔细地观察有无衰老细胞影响的组织，Yun团队发现了一个加强再生过程的新机制，并发现衰老细胞的存在增加了再生的肌肉细胞数量。他们表明，衰老细胞分泌的因子能刺激附近的肌肉组织在发育过程中退步，并产生新的肌肉。"研究结果表明，衰老细胞利用细胞间的交流来影响再生过程。它们分泌的分子向成熟的肌肉纤维发出信号，使其脱分化为肌肉祖细胞。这些细胞可以自我繁殖，也可以分化成新的肌肉细胞，从而加强再生过程。这种信号传递似乎是促进再生的一个重要部分，"Yun博士说。目前，该小组专注于肌肉，这是再生肢体中最重要的组织之一。然而，该小组已经在研究衰老细胞信号传递是否也有助于其他组织的再生。蝾螈的教训"蝾螈是为数不多的似乎能抵抗自然衰老过程的动物物种之一。它们不会出现典型的衰老迹象，也不会积累与年龄有关的疾病，如癌症。他们还具有非凡的愈合能力，"Yun博士说。这些动物可以再生它们身体中的几乎任何器官。研究蝾螈有助于Yun博士和她在CRTD的同事了解再生过程的原理，从长远来看，可能有助于解决为什么人类的再生能力非常有限这一难题。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1359933.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1359933.htm

时光倒流：外科手术可延缓细胞衰老并延长寿命高达10%

时光倒流：外科手术可延缓细胞衰老并延长寿命高达10%研究结果表明，年轻人受益于血液中有助于活力的成分和化学物质的混合物，这些因素有可能被分离出来作为加速康复、恢复身体活力和延长老年人寿命的疗法。“这是第一个证据表明，这种被称为异时性联体共生的过程可以减缓衰老的速度，同时延长寿命和健康状况，”资深作者、美国麻省理工学院、杜克大学医学院和杜克衰老中心的医学和细胞生物学助理教授詹姆斯·怀特博士说。怀特和同事着手确定异时性联体共生（通过手术融合两只不同年龄的动物以实现共享循环系统）的好处是短暂的还是更持久。杜克大学和其他地方的早期研究记录了老年小鼠在联体共生三周后的组织和细胞中的抗衰老益处。这些研究发现，年长的小鼠变得更加活跃和活跃，它们的组织显示出恢复活力的迹象。“我们的想法是，如果我们在三周的联体共生中看到这些抗衰老效果，那么如果将其延长到12周，会发生什么，”怀特说。“这大约相当于老鼠三年寿命的10%。”怀特说，老鼠的年龄也很重要，年轻的老鼠四个月大，年长的老鼠两岁。经过两个月的分离期随访，年长的动物表现出更好的生理能力，并且比未接受手术的动物寿命延长了10%。在细胞水平上，联体共生极大地降低了血液和肝脏组织的表观遗传年龄，并显示出与衰老相反的基因表达变化，但类似于限制热量等几种延长寿命的干预措施。即使在脱离两个月后，返老还童的效果仍然持续存在。就人类而言，接触联体共生相当于将一个50岁的人和一个18岁的人配对大约八年，其效果使人的寿命延长八年。怀特说，该实验的目的是研究长期接触年轻血液是否会对年老小鼠造成持久影响。他说，将人类与异时性联体共生配对显然是不切实际的，甚至是不道德的。他还指出，其他抗衰老策略，例如热量限制，可以更好地延长小鼠的寿命。怀特说：“我们的工作表明有必要探索年轻血液循环中的哪些因素导致了这种抗衰老现象。我们已经证明，这种共享循环可以延长老年小鼠的生命和健康，而且暴露的时间越长，变化就越持久。推动这一趋势的因素很重要，但目前尚不清楚。它们是蛋白质还是代谢物？是年轻小鼠提供的新细胞，还是年轻小鼠只是缓冲老化的、促衰老的血液？这就是我们接下来希望学习的。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387315.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1387315.htm