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細胞的年齡

關于衰老,大自然還有很多未解之謎,有待我們進一步探索。

我們很容易知道動物的年齡,但動物體內單個細胞的年齡就不那么好猜了,因為動物體內有些細胞從來不分裂,它們的壽命和動物的年齡一樣長。另一些細胞則一直在分裂,它們的年齡就要比動物的實際年齡年輕很多。

那么,究竟應該如何測量細胞的實際年齡呢?美國索爾克生物研究所(Salk Institute)的馬丁·赫澤爾(Martin Hetzer)博士決定研究一下這個問題。他和同事們發明了一套雜交成像法(MIMS–EM),配合以適當的同位素標記,就可以測出動物體內任何一個細胞的年齡。

為了驗證這套方法的準確性,研究人員先測了測小鼠的腦細胞。已知哺乳動物的大部分腦細胞自生下來之后便不再分裂了,所以腦神經元的年齡和該動物的實際年齡應該是一樣的。測驗結果表明這套方法是可靠的,測出來的小鼠腦神經元年齡與小鼠的實際年齡完全一樣。

接下來,研究人員運用這套方法測量了小鼠的肝臟和胰腺。這兩個器官此前都被認為是一直不斷地在更新的,它們的細胞理應都很年輕才對。但測量結果讓科學家們大吃一驚,兩個器官內都能發現很多年齡和小鼠一樣大的細胞,說明這些細胞從小鼠生下來開始就不再更新了,而是一直活著。

赫澤爾博士將研究結果寫成論文發表在2019年6月6日出版的《細胞/新陳代謝》(Cell Metabolism)分冊上。這個結果說明哺乳動物的細胞的復雜性遠比此前想象的要大很多,很多細胞看上去一模一樣,功能也差不多,但年齡卻相差極大,科學術語稱之為“年齡鑲嵌”(age mosaicism)。此前只在低等生物中發現過這一現象,如今在小鼠這樣的高等生物中也發現了,說明這是生物界的常態。這種新老混雜的細胞結構對于哺乳動物的器官健康有何影響?抗衰老究竟應該是想辦法減少老齡細胞的數量,還是延長這些老齡細胞的壽命?這些問題都需要進一步的研究才能給出答案。

從新陳代謝的角度來看,一個細胞的健康狀況和它的年齡沒有必然聯系。壯年哺乳動物的腦神經元雖然年齡已經很大了,但其新陳代謝的狀態和年輕時差不多,因為這些細胞內有很多抗衰老調控程序,負責維持細胞的健康水平、延緩衰老的速度。

已知哺乳動物體內有兩套非常重要的抗衰老調控程序,一套叫作雷帕霉素靶蛋白系統(mTOR),另一套叫作線粒體活性氧蛋白系統(ROS),兩套系統合起來可以解釋三分之二的衰老指標變化。換句話說,我們的身體之所以能夠保持年輕,一大半的原因要歸功于這兩套分子調控程序。

美國邁阿密大學醫學院的克萊斯·瓦勒斯泰特(Claes Wahlestedt)博士決定研究一下這兩套調控程序的運行模式,結果發現它們在50多歲之前一直非常活躍,一旦過了這個年齡段便會停止運行,不再保護我們了。

“人類的壽命在哺乳動物當中算是相當長的,原因就是我們的抗衰老分子調控程序非常復雜,這一點和人類相對復雜的基因組有關,說明我們的長壽是進化的結果。”瓦勒斯泰特博士解釋說,“但是,這套程序在50多歲之后就會自動關閉,說明進化本不希望我們活過50歲。”

瓦勒斯泰特博士將實驗結果寫成論文,發表在2019年6月6日出版的《衰老細胞》雜志上。瓦勒斯泰特博士認為,如果后續實驗證明這一現象是普遍存在的,那就意味著一個人60歲之后再去抗衰老是沒有用的。

不過,這也許是大自然進化出來的一種防御機制,因為一旦過了某個年齡段,細胞衰老保護機制就不應該太活躍了,否則就會得癌癥了。

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