研究人員提供了關(guān)于自噬和壽命之間聯(lián)系的新見解
Sanford Burnham Prebys醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)研究所(SBP)的研究人員首次對(duì)老化期間活體動(dòng)物的自噬進(jìn)行了綜合分析。“自噬”,意思是基于其希臘根源的“自我進(jìn)食”,是身體細(xì)胞用于從細(xì)胞中去除病毒,細(xì)菌和受損物質(zhì)的正常生理過程。自噬還通過回收積木幫助細(xì)胞“清潔房屋” - 類似于我們回收玻璃,塑料和金屬的方式。近年來,有缺陷的自噬與年齡相關(guān)的疾病如癌癥,神經(jīng)變性和心臟病有關(guān)。
“研究人員越來越多地詢問是否存在與年齡相關(guān)的自噬衰退,以及它是否與老年人更頻繁發(fā)生的疾病有關(guān),”Malene Hansen博士說,他是發(fā)育,衰老和再生計(jì)劃的教授。 SBP。“揭示自噬如何隨著年齡的增長而出現(xiàn)故障,這可能為我們提供了治療干預(yù)和糾正過程以促進(jìn)健康老齡化的機(jī)會(huì)。”
自噬是一個(gè)動(dòng)態(tài)的,多步驟的過程,首先在細(xì)胞質(zhì)中形成稱為隔離膜(IM)的雙膜囊。這些結(jié)構(gòu)吞噬細(xì)胞材料和碎片,擴(kuò)大尺寸以形成稱為自噬體(AP)的囊泡。最后,AP與溶酶體融合形成自溶酶體(ALs),消化并釋放分解產(chǎn)物以便重復(fù)使用,就像回收設(shè)備將重新利用進(jìn)入的垃圾一樣。
“了解老化如何影響自噬的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是研究人員已經(jīng)采用靜態(tài)測量來捕捉動(dòng)態(tài)過程,”Jessica Chang博士解釋說,他是漢森實(shí)驗(yàn)室的前博士后研究員,也是該研究的第一作者。“通常通過計(jì)算AP的數(shù)量來監(jiān)控自噬,這實(shí)際上只提供了流程的快照 - 類似于計(jì)算街道上垃圾車的數(shù)量并不能告訴您工廠實(shí)際回收了多少垃圾通常老年人的生物體數(shù)量增加,但我們并不確切知道原因。“
“我們想問一下年齡是如何影響自噬的 - 它是在流程開始時(shí)通過提高AP的形成速度,或者通過類比,在街上推出的垃圾車數(shù)量 - 或者最后通過阻止AP轉(zhuǎn)換為AL的過程,即回收工廠正在進(jìn)行多少回收。這些方案中的任何一個(gè)都會(huì)導(dǎo)致AP數(shù)量增加,但知道哪一個(gè)有助于確定哪些干預(yù)可能有幫助,“Chang補(bǔ)充道。
“像許多實(shí)驗(yàn)室一樣,我們使用秀麗隱桿線蟲 - 一種小蛔蟲 - 作為一種模式生物來揭示有關(guān)衰老和自噬的重要教訓(xùn),”漢森解釋說。“秀麗隱桿線蟲是生物研究的有力工具,因?yàn)樗c人類具有許多相同的解剖學(xué)和細(xì)胞功能,它們的短壽命(平均17天)使我們能夠在短短兩到三周內(nèi)研究基因并測量細(xì)胞特征。 “
以前在漢森實(shí)驗(yàn)室和其他研究中的研究表明隨著年齡的增長會(huì)增加AP,但由于測量是在穩(wěn)態(tài)條件下進(jìn)行的,因此不清楚該過程中的哪個(gè)步驟導(dǎo)致水平升高。
在他們昨天在eLife上發(fā)表的新研究中,漢森的團(tuán)隊(duì)超越了在穩(wěn)態(tài)條件下計(jì)算AP的標(biāo)準(zhǔn)方法。他們計(jì)算了不同身體組織中AP和ALs的數(shù)量 - 腸道,肌肉,咽部(即動(dòng)物的前腸)和神經(jīng)元 - 在秀麗隱桿線蟲的成年生活中的不同時(shí)間點(diǎn),并使用化學(xué)阻滯劑來了解更多關(guān)于過程的動(dòng)態(tài)。
“我們發(fā)現(xiàn),在所有檢查的組織中,隨著時(shí)間的推移,自噬確實(shí)存在年齡依賴性下降。我們進(jìn)一步提供證據(jù)表明AP的增加是由于AP產(chǎn)生后的一個(gè)步驟受損所致。”漢森說。“所以基本上自噬回收過程隨著年齡的增長而變得不完整,在AP形成后停在某處。
“這項(xiàng)研究非常重要,因?yàn)樗兄谔峁r(shí)間和行動(dòng)點(diǎn)信息,用于未來潛在的干預(yù),以維持自噬以延長壽命。我們的下一步將是進(jìn)行生物化學(xué)研究,以進(jìn)一步確定自噬如何無法完成其周期,可能提供制定具體干預(yù)措施的目標(biāo)。
“我們的目標(biāo)是找到自噬與年齡相關(guān)疾病之間的聯(lián)系。通過識(shí)別失敗過程中的不同點(diǎn),我們希望找到糾正缺陷的方法,并找到幫助人們延長壽命,更健康生活的方法,”漢森補(bǔ)充道。
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