通常,小型动物的寿命较短——不仅因为它们更容易受到捕食者和环境压力的影响,还因为它们的基因在防止细胞随时间受损方面作用有限。然而,蝙蝠却是个例外。许多蝙蝠物种在野外或圈养环境中可以活20到40年,这让科学家们感到困惑。
更令人感兴趣的是,蝙蝠中几乎从未见过癌症。这种罕见的抵抗力引起了罗切斯特大学科学家们的注意,他们最近在《自然通讯》上发表了一项研究,探讨了蝙蝠如何在不患病的情况下长寿。他们的发现揭示了蝙蝠避免癌症的三个关键生物学策略,这些见解有朝一日可能会改进我们对人类癌症的治疗或预防方法。
为什么蝙蝠值得研究
为了理解健康的衰老过程,科学家们经常关注一些异常现象:那些能够长寿而不发展出与年龄相关的疾病的动物。由于癌症通常是由累积的基因损伤引起的,因此那些长寿且很少患癌症的物种提供了一个天然的预防案例研究。
罗切斯特的研究人员之前主要关注鲸鱼和裸鼹鼠。但蝙蝠脱颖而出:某些蝙蝠物种的寿命相当于人类的近180年,但在野外或圈养个体中几乎从未见到肿瘤。这一特性使蝙蝠成为理解衰老和癌症如何分离的理想模型。这也挑战了寿命越长必然导致更多疾病的假设。
蝙蝠征服癌症的三种方式
为了进行研究,研究人员检查了四种蝙蝠物种的成纤维细胞(参与愈合和肿瘤发展的结缔组织细胞):小棕蝠(Myotis lucifugus)、大棕蝠(Eptesicus fuscus)、洞穴花蜜蝠(Eonycteris spelaea)和牙买加果蝠(Artibeus jamaicensis)。根据一份新闻稿,他们的观察揭示了三种抗癌特性:
- 超强的肿瘤抑制能力: 像人类一样,蝙蝠也有一个名为_p53_的基因,这个基因因其能关闭故障细胞的能力而被称为“基因组守护者”。在人类中,大约一半的癌症中_p53_是失活或突变的。但蝙蝠,特别是纽约州北部的小棕蝠,显示出更高的_p53_活性,并且携带两个活跃的_p53_基因拷贝。这使它们能够通过一种称为凋亡的过程早期消除问题细胞,而不会损害健康组织,这得益于一个精细调节的系统。
- 安全再生的细胞: 蝙蝠保持一种名为端粒酶的酶,这种酶在人类中通常只存在于干细胞、生殖细胞和癌细胞中,允许它们的细胞不断分裂而不降解DNA,支持组织修复。在大多数动物中,这会增加癌症的风险。但蝙蝠的高_p53_活性作为一道防线,去除了任何开始失控的细胞。
- 高性能免疫系统: 蝙蝠以携带病毒而不生病而闻名,它们的免疫系统也异常擅长识别和消除癌细胞。虽然人类的免疫系统往往会随着年龄增长而减弱并变得更加炎症化,但蝙蝠保持平衡,控制感染和与年龄相关的疾病如癌症。
对人类的意义
癌症是一种缓慢发展的疾病,通常需要多次细胞“打击”才能形成肿瘤。然而,在蝙蝠中,细胞只需两次突变就可能变成癌细胞,但由于这些内置的防御系统,这种情况很少发生。
这使得蝙蝠成为癌症研究的一个非常有用的模型。罗切斯特团队确认,增强_p53_活性可以帮助消除或减缓癌症,这一策略已经在药物开发中得到探索。此外,人们对如何安全使用端粒酶来促进组织再生的兴趣也在增加,尽管这项研究没有测试这一点。
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