衰老及其模式生物的研究进展

衰老这一课题人们总是孜孜不倦地摸索着,在每一代人手中都会有新的成果出现,既是对前人经验的总结与纠正,也是人们对自我的不断探索。


摘要:衰老已然成为当今最热门的话题和研究项目之一,其重要性日益突显。本文在参考大量有关衰老及其模式生物的研究文献,就衰老机制和关于衰老研究的模式生物实验的研究进展进行总结综述,并提出作者观点以及对衰老研究的展望。为衰老科研工作者提供文献参考。

 关键词:模式生物;衰老

             

 Abstract:Aging has become one of today's most popular topics and research projects, its importance has become increasingly prominent. In this paper, we summarize the research progress on the aging mechanism and the research on the biological experiment of aging research in reference to a large number of research literature on aging and its model organisms, and put forward the author's view and the outlook for aging research.. For the aging research workers to provide literature reference.

 Key words:Pattern organism;aging

目    录

摘要: 3

Abstract: 3

引言 3

1 衰老研究模式生物 4

1.1 SD大鼠 4

1.2 酵母—四膜虫 5

1.3 秀丽隐杆线虫 5

1.4 果蝇 6

2 现阶段衰老机制学说 7

2.1 程序性学说 7

2.1.2  DNA甲基化 7

2.1.3 卡路里的摄入 7

2.1.4 自噬体 mTOR蛋白 信号通路调节 8

2.2 损伤性学说 8

2.2.1 基因损伤的堆积 8

2.2.2 基因不稳 9

2.2.3代谢废物堆积 9

2.2.4氧自由基损伤 9

3 总结与展望 10

致谢 13

衰老及其模式生物的研究进展

 引言

  衰老(aging)指在正常条件下生物个体生长成熟后,随着年龄的增加,机体器官的机能减退,自身组织结构逐渐发生退行性变化,内环境稳定性降低、抵抗内外环境损伤因素的能力降低,趋于死亡的自然现象。衰老自古以来是人们想要了解并试图解决的难题。特是近现代我国在计划生育的影响下老龄化加剧,延缓衰老提高生命质量是极为迫切的问题。近现代科学为了探索衰老机制的奥秘就需要进行生物实验,但往往这类实验难以在人身上进行,所以常常是使用特定的一些动物昆虫微生物等进行生物实验,我们称其为模式生物。模式动物往往具有与人类的相似之处,取材容易、操作简便等优点。

  衰老的机制至今提出了许多的理论学说,但始终还没有完整的理论体系。对于衰老的探索是科学进程中的一个重大课题,掌握并解决这一课题是回答生命终极命题的必经途径。现在关于人类衰老的理论学说主要可分两大类,程序性因素和损伤因素。程序性因素主要包括端粒的海尔弗列克极限、DNA甲基化的影响、卡路里的摄入影响、mTOR蛋白的影响、Growth hormone(GH)/Insulin Growth Factor-1(IGF-1)信号通路、自噬体等;损伤因素主要包括基因损伤的堆、基因不稳、代谢废物堆积、氧自由基损伤等。常使用的模式动物有秀丽隐杆线虫,SD大鼠,酿酒酵母,果蝇,灵长类,贡式假腮鱂等。

1 衰老研究模式生物

1.1 SD大鼠

   SD大鼠是大鼠的一个品系,其毛色白化。其具有基因改造技术较为成熟,生理生化和发育过程与人类极为相似,基因组和人类的同源性高达90%,适应性强,体格健壮,对性激素敏感等优势。是作为模式生物的绝佳选择之一。

   SD大鼠作为衰老研究领域的重点模式生物之一,一直在相关研究中有这许多的贡献和成果。近几年亦是突出,1935年,Clive  McCay和他的同事给大鼠吃一些含有更少卡路里的食物,但又能保证不至于降低其他营养成分的量已保证大鼠的存活如蛋白质、维生素以及矿物质等,他们发现这些大鼠的衰老速度有显著的降低,而后在其他模式生物中也得到了相同的结果,这说明了低卡路里的摄入一定程度上能够帮助生物体减缓衰老进程。Duve于1963首次提出了自噬这一概念,他观察到大鼠的肝细胞内经胰高血糖素的诱导降解了线粒体及其他内在结构,后经科学研究发现自噬体这一结构,它与细胞的衰老凋亡有着密切的联系。1997年在研究自发型高血压时科学家们发现抗衰老基因Klotho[1],是第一个哺乳动物体内过度表达延长生命、低表达加速衰老的衰老抑制基因。该基因突变的小鼠会过早的出现与人类衰老有多种相似的表现,其寿命缩短,而通过转基因技术激活Klotho过度表达能够减缓小鼠衰老症状,延长小鼠寿命。研究表明,有Klotho基因缺陷的小鼠的寿命仅为野生小鼠的5%~6%[2],其过度表达能够使小鼠的寿命延长(雌性与雄性分别延长20%和30%)[3],随着年龄的增加,血清Klotho浓度总体呈下降趋势[4],说明Klotho基因参与到与机体寿命及衰老相关疾病的调节中。2009年Harrison[5]等分别发文指出,雷帕霉素能够使小鼠的寿命延长9%至14%。这是第一次用一种药物干预延长哺乳动物的生命周期,在秀丽隐杆线虫和酿酒酵母等模式动物中中也能够得到证实。2016年,黄炜幸等科研人员通过丝裂霉素C诱导小鼠NIH-3T3细胞出现衰老相关分泌表型[6]可知基因损伤是诱使细胞衰老的一大因素。