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远程调控AMPK基因可延迟衰老   

2014-09-15 01:24:53|  分类: 生命医学 |  标签: |举报 |字号 订阅

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加州大学洛杉矶分校(UCLA)的生物学家发现,当一个主要器官系统的一个基因被远程激活时,可减缓整个机体的衰老过程。


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Cell Reports:远程调控AMPK基因可延迟衰老
 

  加州大学洛杉矶分校(UCLA)的生物学家发现,当一个主要器官系统的一个基因被远程激活时,可减缓整个机体的衰老过程。

  在果蝇的一项实验中,生命科学家启动了一个叫做AMPK的基因,该基因在细胞中是一个关键的能量传感器,当细胞的能量水平降低时,该基因被激活。

  研究人员发现,增加果蝇肠道的AMPK的量时,也会增加它们大约30%的寿命——从六周到约为八周——以及果蝇维持健康的时间更长。这项研究公开发表于2014年9月4日的《Cell Reports》杂志上,可能对延缓人类衰老和疾病具有重要意义,戴维·沃克说。他是加州大学洛杉矶分校的综合生物学和生理学副教授,也是这项研究的资深作者。

  “我们已经表明,当我们激活肠道或神经系统的AMPK基因时,我们看到衰老过程减缓,” 沃克说。这一发现之所以重要是,因为延长人类的健康寿命大概会需要保护身体的许多器官系统免受老化的摧残,但提供给脑或其他重要器官的抗衰老治疗已经被证明具有技术上的困难。研究表明,在一个更方便的器官中激活AMPK,如肠道,可能最终延缓整个机体的衰老过程,包括大脑。

  沃克说,人类拥有AMPK,但通常不会在高水平中被激活。“相反,研究衰老相关的疾病——帕金森氏病,阿尔茨海默氏病,癌症,中风,心血管疾病,糖尿病——一个接一个,我们认为,AMPK可能干预老化过程,并延缓许多这些疾病的发作,” 沃克说,他同时也是加州大学洛杉矶分校的分子生物学研究所的成员。“我们现在还没有足够的证据,当然需要多年的时间来证明,我们以此为目标,并且我们坚信这是真实存在的。我们研究的最终目的是促进人类健康老龄化。”

  黑腹果蝇是一个很好的用于研究人类衰老的模型,因为科学家已经鉴定出该果蝇的所有基因,并知道如何打开和关闭单个基因。生物学家在研究过程中大约研究了10万的果蝇。

  第一作者、沃克实验室的一个博士生Matthew Ulgherait,专注于一种称为自噬的细胞过程中,该过程能够使细胞降解,并丢弃旧的、损坏的细胞成分。在细胞被损害之前,通过摆脱掉“细胞垃圾”,自噬可防止衰老,以及AMPK在之前的研究中已被证明激活这一过程。

  Ulgherait研究,激活果蝇的AMPK是否能够导致自噬发生的速度比平常更快。“真是个有趣的发现,当Ulgherait激活神经系统的AMPK时,他发现了一个证据,即自噬的水平升高不仅发生在脑中,而且肠道中也出现这种情况,” 沃克说。“反之亦然:在肠道中激活AMPK,也能够提高脑的自噬水平——也可能发生在其他的地方。”

  沃克指出,许多神经变性疾病,包括阿尔茨海默氏症和帕金森氏,都与蛋白聚集体的积累有关,蛋白聚集体是大脑中的一种细胞垃圾。“Ulgherait超越了其相关性,并建立因果关系,”他说。“Ulgherait指出,自噬的激活对抗衰老具有一定的作用,并且他可以绕过AMPK而直接靶向自噬。”

  沃克说,AMPK被认为是二甲双胍的主要靶标,后者是用于治疗2型糖尿病的一种药物,并且二甲双胍可以激活AMPK。(来源:生物帮)


  原文摘要:

AMPK Modulates Tissue and Organismal Aging in a Non-Cell-Autonomous Manner

Matthew Ulgherait, Anil Rana, Michael Rera, Jacqueline Graniel, David W. Walker

  AMPK exerts prolongevity effects in diverse species; however, the tissue-specific mechanisms involved are poorly understood. Here, we show that upregulation of AMPK in the adult Drosophila nervous system induces autophagy both in the brain and also in the intestinal epithelium. Induction of autophagy is linked to improved intestinal homeostasis during aging and extended lifespan. Neuronal upregulation of the autophagy-specific protein kinase Atg1 is both necessary and sufficient to induce these intertissue effects during aging and to prolong the lifespan. Furthermore, upregulation of AMPK in the adult intestine induces autophagy both cell autonomously and non-cell-autonomously in the brain, slows systemic aging, and prolongs the lifespan. We show that the organism-wide response to tissue-specific AMPK/Atg1 activation is linked to reduced insulin-like peptide levels in the brain and a systemic increase in 4E-BP expression. Together, these results reveal that localized activation of AMPK and/or Atg1 in key tissues can slow aging in a non-cell-autonomous manner.

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