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Cell新研究:增強(qiáng)細(xì)胞自噬就能延長(zhǎng)壽命?線(xiàn)粒體說(shuō)了算

2019/05/08
導(dǎo)讀
線(xiàn)粒體的通透性決定了自噬對(duì)衰老的影響。

pixabay.com


撰文 | 應(yīng)可鈞

責(zé)編 | 馮可可



就像我們會(huì)打掃以保持房間整潔一樣,細(xì)胞也演化出了一系列“清潔”機(jī)制,來(lái)維持有序的生命活動(dòng)。自噬autophage)就是其中最重要的機(jī)制之一。


自噬于上個(gè)世紀(jì)60年代被發(fā)現(xiàn),但引起科學(xué)界的廣泛關(guān)注,還是在1990年代日本科學(xué)家大隅良典(Yoshinori Ohsumi)做的相關(guān)研究。大隅良典也因此獲得了2016年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。


自噬作用與人類(lèi)的健康長(zhǎng)壽之間千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系,特別是在抗衰老領(lǐng)域,自噬抗衰老幾乎已經(jīng)成為了科學(xué)界的共識(shí)。


那么,增強(qiáng)自噬總是能為健康帶來(lái)好處嗎?


在近日發(fā)表于《細(xì)胞》Cell的一項(xiàng)研究中,美國(guó)麻省總醫(yī)院(Massachusetts General Hospital, 簡(jiǎn)稱(chēng)MGH)的研究人員對(duì)自噬促進(jìn)長(zhǎng)壽的“共識(shí)”提出了質(zhì)疑。來(lái)自線(xiàn)蟲(chóng)和哺乳動(dòng)物的研究數(shù)據(jù)顯示,線(xiàn)粒體的通透性決定了自噬對(duì)衰老的影響,在線(xiàn)粒體通透性增強(qiáng)的情況下,增強(qiáng)自噬反而有害健康。

 

在線(xiàn)粒體通透性增強(qiáng)的情況下,增強(qiáng)自噬反而有害健康。來(lái)源:www.cell.com


mTOR 是雷帕霉素在哺乳動(dòng)物中的靶點(diǎn)(mammalian target of rapamycin, mTOR),作為一種重要的蛋白激酶,它在細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、蛋白質(zhì)合成、自噬等生物學(xué)過(guò)程中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。


mTOR 作為主要組分存在于 mTOR 復(fù)合體 I 和復(fù)合體 II 中,其中mTOR 復(fù)合體 II 是線(xiàn)粒體通透性的主要調(diào)控者。此前的研究發(fā)現(xiàn),突變 mTOR 復(fù)合體 II 中的 Rictor 蛋白及其下游激酶 SGK-1 會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)蟲(chóng)的壽命縮短。而奇怪的是,在這兩種突變線(xiàn)蟲(chóng)的自噬作用都增強(qiáng)了,而抑制自噬作用的增強(qiáng)反而可以延長(zhǎng)這兩種突變線(xiàn)蟲(chóng)的壽命。


為了解釋這個(gè)現(xiàn)象,在本項(xiàng)研究中,研究人員發(fā)現(xiàn),SGK-1 可以直接磷酸化電壓依賴(lài)性陰離子通道(VDAC1)并促進(jìn)其降解,從而降低線(xiàn)粒體通透性。而過(guò)表達(dá) VDAC1 基因?qū)⑸险{(diào)自噬相關(guān)基因的表達(dá),并縮短線(xiàn)蟲(chóng)的壽命;而抑制自噬則可以使該模型壽命延長(zhǎng)。令人驚訝的是,上調(diào) VDAC1 的表達(dá)還會(huì)抑制由熱量限制、生殖缺陷、線(xiàn)粒體減少導(dǎo)致的長(zhǎng)壽效應(yīng)。


該結(jié)果說(shuō)明,由這些”長(zhǎng)壽療法“誘導(dǎo)的自噬作用只有在線(xiàn)粒體通透性較低的時(shí)候才是有益的。此外,在小鼠模型中,同時(shí)增強(qiáng)線(xiàn)粒體通透性和自噬作用會(huì)增大小鼠對(duì)肝缺血-再灌注損傷的敏感性,這支持了此前 mPTP 抑制劑能夠緩解該癥狀的臨床研究。


這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了這種“背景依賴(lài)性”對(duì)長(zhǎng)壽調(diào)控和肝損傷預(yù)防的重要性,并表明自噬作用的長(zhǎng)壽效果主要由線(xiàn)粒體通透性決定。

 

mTORC2-SGK1-VDAC1 通路,線(xiàn)粒體通透性,與自噬的關(guān)系。來(lái)源:www.cell.com


“正如格雷格里·貝特森(Gregory Bateson)所說(shuō),失去上下文,文字與行為都將毫無(wú)意義,”貝勒醫(yī)學(xué)院教授王萌在同期 Cell 上刊登的評(píng)論文章中寫(xiě)道,“ 同理,若不考慮‘背景’,我們無(wú)法評(píng)判自噬究竟是有益還是有害?!?貝特森是英國(guó)社會(huì)科學(xué)家和語(yǔ)言學(xué)家,1940年代幫助將系統(tǒng)論擴(kuò)散至社會(huì)科學(xué)與行為科學(xué)領(lǐng)域。

 

來(lái)自哈佛大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院的威廉·梅爾(William Mair)認(rèn)為,這項(xiàng)研究“再次強(qiáng)調(diào)了線(xiàn)粒體在衰老過(guò)程中的重要地位。”兩年前,梅爾領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究指出,AMPK 激活劑與熱量限制都是通過(guò)調(diào)控線(xiàn)粒體網(wǎng)絡(luò)延長(zhǎng)壽命的。


“該研究的重要性在于它解釋了為何自噬作用在某些場(chǎng)合是有害的,” 梅爾說(shuō),“ 不過(guò),這個(gè)涉及線(xiàn)粒體通透性的機(jī)制能否解釋所有‘壞的’自噬作用還有待進(jìn)一步研究?!?/p>


這項(xiàng)研究引發(fā)的另一個(gè)問(wèn)題是,抗衰老藥物,如雷帕霉素等,還有用嗎?


盡管雷帕霉素可能會(huì)抑制mTOR 復(fù)合體 II,若如這項(xiàng)研究所說(shuō),將可能使自噬作用產(chǎn)生有害的結(jié)果。


華盛頓大學(xué)的病理學(xué)教授馬特·卡伯爾雷恩(Matt Kaeberlein)長(zhǎng)期致力于研究雷帕霉素(mTOR 抑制劑)延長(zhǎng)壽命的能力。他認(rèn)為, “這項(xiàng)研究并沒(méi)有對(duì)雷帕霉素作為抗衰老藥物的能力產(chǎn)生質(zhì)疑”,因?yàn)橐呀?jīng)有充足的證據(jù)表明雷帕霉素在小鼠中能夠促進(jìn)健康并延長(zhǎng)壽命。


“這些證據(jù)表明,即使自噬作用對(duì)服用雷帕霉素的小鼠是有害的,這些害處也足以被雷帕霉素帶來(lái)的好處所彌補(bǔ)?!?nbsp;卡伯爾雷恩說(shuō)。


此外,卡伯爾雷恩還強(qiáng)調(diào),“線(xiàn)粒體的起源和功能在線(xiàn)蟲(chóng)和哺乳動(dòng)物中很不一樣,這項(xiàng)研究的小鼠研究部分具有局限性,只能說(shuō)明其中的一部分機(jī)制在線(xiàn)蟲(chóng)和哺乳動(dòng)物中是共享的;但是這項(xiàng)機(jī)制是否能夠普遍的應(yīng)用于哺乳動(dòng)物還是未知的?!? 


參考文獻(xiàn):

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制版編輯 | 皮皮魚(yú)


參與討論
1 條評(píng)論
評(píng)論
  • 蘭勇 2019/05/08

    感覺(jué)生物的某一性狀即使發(fā)現(xiàn)跟某個(gè)東西直接相關(guān),還需要看這個(gè)東西在不同環(huán)境下的相關(guān)性,感覺(jué)生物真的很復(fù)雜,怪不得發(fā)現(xiàn)不了定律

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