全球人口寿命不断延长,这改变了人们对衰老的预期。目标不再仅仅是延长寿命,而是增加健康岁月。因此,关注点转向“健康跨度”,即人们精力充沛、独立且基本无严重年龄相关问题的时期。
这些努力的一个重要焦点是线粒体,常被称为细胞的“发电厂”。这些结构通过产生三磷酸腺苷(ATP)来提供细胞运行所需的能量。由于衰老和许多年龄相关疾病与线粒体功能下降密切相关,科学家将线粒体视为健康长寿研究的重要靶点。
在线粒体内,能量生产依赖于呼吸链复合物。这些分子以特定方式移动质子和电子,最终使细胞产生ATP。研究人员多年来已知这些复合物可组装成更大的灵活组合,称为超级复合物。据信这些超级复合物能提高线粒体呼吸的效率。
然而,直接将超级复合物与明确健康益处联系起来的清晰证据很少,尤其是来自动物研究。这一空白留下了一个重要问题:这些结构是否对衰老和整体健康有可测量的影响?
为了研究这一点,日本东京都老年学研究所的井上智(Satoshi Inoue)领导的团队研究了COX7RP,一种支持超级复合物形成的线粒体蛋白。他们与日本埼玉医科大学的池田和宏(Kazuhiro Ikeda)博士共同撰写的新研究发表在《Aging Cell》期刊上。
井上博士解释道:“我们先前鉴定出线粒体蛋白COX7RP是促进线粒体呼吸超级复合物形成的关键因子,从而增加能量产生并减少引起细胞氧化应激的活性氧(ROS)。”“基于此,我们研究了COX7RP和线粒体呼吸超级复合物在调节衰老和抗衰老过程中的作用。”
研究人员开发了COX7RP转基因(COX7RP-Tg)小鼠,使其终生产生更高水平的COX7RP。利用该模型,团队能够精确追踪该蛋白对寿命、年龄相关变化和代谢的影响。
结果令人印象深刻。平均而言,COX7RP-Tg小鼠比野生型小鼠寿命延长6.6%。益处不仅限于寿命,转基因小鼠还显示出更好的健康跨度迹象。它们因胰岛素敏感性提高而具有改善的葡萄糖稳态,血液中甘油三酯和总胆固醇水平降低。团队还注意到肌肉耐力增强和肝脏脂肪积累减少。
在细胞水平上,数据显示线粒体性能显著改善。在COX7RP-Tg小鼠的组织中,线粒体呼吸超级复合物的形成增加,ATP产生也增加。
对白色脂肪组织的详细检查揭示了多种年龄相关生物标志物的变化。小鼠体内辅酶NAD+水平更高,活性氧水平更低,细胞衰老标志物β-半乳糖苷酶水平降低。通过对老年小鼠白色脂肪组织进行单核RNA测序,研究人员还发现与年龄相关炎症相关的基因活性降低。这些基因与衰老相关分泌表型(SASP)相关,这是衰老细胞的典型特征。
总体而言,这些发现表明提高线粒体能量效率可能有助于延迟或减少常见的年龄相关问题。“我们的研究阐明了抗衰老和长寿的新线粒体机制,并为促进健康跨度和延长寿命的策略提供了新见解,”井上博士强调。“例如,改善线粒体呼吸超级复合物结构和功能的膳食补充剂和药物可能有助于延长寿命。”
研究人员表示,进一步工作可能证实线粒体超级复合物作为治疗靶点的重要性。如果得到证实,这条研究路线可能支持维持活力和治疗糖尿病、血脂异常和肥胖等年龄相关代谢疾病的新方法。
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