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衰老指机体对环境的生理和心理适应能力进行性降低、逐渐趋向死亡的现象。衰老可分为两类:生理性衰老和病理性衰老。前者指成熟期后出现的生理性退化过程,后者是由于各种外来因素(包括各种疾病)所导致的老年性变化。两者实际很难区分。总之,衰老是许多病理、生理和心理过程的综合作用的必然结果,是个体生长发育***后阶段的生物学心理学过程。
每个细胞和生物体迟早都会衰老,但为什么会这样呢?近日,来自德国癌症研究中心(DKFZ)的科学家们***发现了一种蛋白质,它代表了衰老过程的一个中心转折点,控制着个体(从果蝇到人类)的生命。这一重要发现为开发针对年龄相关性疾病的疗法提供了新的可能性。相关成果发表在FEBS Letters上。
图片来源:FEBS Letters (https://doi.org/10.1002/1873-3468.13156)
氧化应激
氧化应激会导致细胞和整个生物体衰老。如果活性氧积累,就会对DNA造成损害,也会使细胞中的蛋白质分子和脂质发生变化。细胞***终会失去功能并死亡。随着时间的推移,组织受损,身体老化。
Krammer说:“自20世纪50年代以来,氧化应激或活性氧积累的理论就已经存在。但迄今为止,这个过程的细节仍不清楚。”
事实上,活性氧不仅仅会损害身体,它们对免疫系统中T细胞的激活也是至关重要的。在这项新研究中,Krammer和Gülow领导的团队鉴定出了一个关键的调节因子——被称为TXNIP(thioredoxin-interacting protein)的蛋白质。该蛋白负责将活性氧的数量从“对机体至关重要”转变为“对机体有害”(from vital to harmful),从而加速老化过程。
关键分子——TXNIP
“机体处理有害活性氧的一种方式是通过被称为thioredoxin-1(TRX-1)的酶进行转化。TRX-1已被证明在保护DNA免受氧化应激损伤,以及延缓衰老中发挥了重要的作用。作为TRX-1的拮抗剂,TXNIP能够抑制TRX-1的活性,从而确保活性氧分子得以保留。”研究人员解释道。
那么,随着年龄的增长,体内是否会形成更多的TXNIP,从而破坏对抗氧化应激的保护机制呢?为了回答这一问题,科学家们***将“来自55岁以上志愿者血液中的T细胞”和“来自20-25岁捐赠者血液中的T细胞”进行了比较。结果证实,较老的志愿者的细胞产生显著更多的TXNIP。此外,Krammer还在其他人类细胞和组织类型中观察到了相似的结果。
同时,研究人员还发现,随着年龄的增长,果蝇体内也会产生更多的TXNIP。为了测试TXNIP是否真的与衰老有关,他们培育出了比亲缘产生显著更多TXNIP的果蝇,以及TXNIP合成大大降低的果蝇。分析显示,产生更多TXNIP的果蝇平均寿命要短得多,而产生更少TXNIP的果蝇则具有更长的平均寿命。
重要意义
由于TRX-1和TXNIP在进化过程中高度保守,因此,它们在果蝇和人类中几乎没有什么不同。这就可以假定,两种蛋白质在果蝇和人类中发挥了相似的功能。
Krammer相信,TXNIP是衰老的关键调节因子。如果随着年龄的增长,机体产生更多的TXNIP,就意味着,TRX-1的保护功能将逐渐被“关闭”,进而导致更多的氧化应激,损伤细胞和组织,***终使它们死亡。
目前已经发现了数百个从某种程度上与衰老过程有关的基因,但仅靠关闭TXNIP就足以延缓衰老。这将使它成为干预衰老的有效候选靶点。