长皱纹、脱发是很多人衰老的典型现象。这一表征是否可以逆转?现在,科学家们在小鼠身上验证了这一可能。他们发现,当线粒体功能受损,小鼠会在几周内皮肤起皱、大面积掉毛发。更意外的是,关闭引发功能障碍的突变可让小鼠 重返年轻 衰老症状得到缓解。
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7月20日,《Cell Death Disease》期刊发表了这一篇题为 Reversing wrinkled skin and hair loss in mice by restoring mitochondrial function 的文章。由阿拉巴马大学伯明翰分校(UAB)医学院的遗传学教授Keshav Singh带领的团队发现,引发这一奇妙 现象 的突变发生在核基因中,关联着线粒体功能。
线粒体功能障碍引发衰老
线粒体是维持细胞能量供给、有氧呼吸的主要场所。伴随着衰老,线粒体功能也会逐渐衰退。更要命的是,线粒体功能障碍容易引发一系列年龄相关性疾病,例如心血管疾病、糖尿病、年龄相关性神经疾病和癌症等。
在这项研究中,Keshav Singh以小鼠为模型,利用抗生素强力霉素(doxycycline)诱导与线粒体功能障碍有关的突变,引发线粒体DNA缺失。
结果发现,当食用添加有强力霉素的食物或者饮用水4周内,这些小鼠的头发会变白、掉发、行动迟缓、无精打采,这些变化类似于自然衰老。4-8周内,小鼠的皮肤开始起皱,而且雌鼠比雄鼠更严重。
突变被诱导后,其他器官的变化很少。这意味着,与其他组织相比,线粒体在皮肤中的作用更为重要。
中间小鼠:在线粒体DNA缺失几周内,小鼠皮肤会起皱,以及大面积的毛发脱落;右图小鼠:当关闭这一突变基因恢复线粒体功能之后,衰老小鼠会 重返年轻 重获光滑的皮肤和厚厚的皮毛,且与同龄的健康小鼠没有区别;左图小鼠:正常对照。图片来源:UAB
逆转衰老
戏剧性的是,这种脱发、长皱纹现象可以通过关闭突变进行逆转!在停止使用强力霉素一个月后,这些已有衰老症状的小鼠会 重返年轻 ,丢失的线粒体DNA会恢复。
突变小鼠的皮肤会出现大量的皮肤细胞,且外层异常增厚、毛囊功能障碍以及炎症增加。这些病理变化类似于人类皮肤的外在老化(extrinsic aging,通常由日晒、长期吸烟等外因导致)。
同时,线粒体DNA缺失也会导致突变小鼠体内4种与衰老相关标记物的表达水平发生改变,类似于内在衰老(intrinsic aging,自然的衰老过程)。
小结
皮肤为什么会变皱?研究表明,皮肤中的基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase enzymes)和组织特异性抑制剂之间的平衡被破坏 这两者平衡对于保持皮肤中的胶原纤维、防止起皱是必要的。
由抗生素诱导的这一突变会降低线粒体DNA水平,改变线粒体基因表达,并让线粒体中参与氧化磷酸化的复合体不稳定。
同时,逆转突变可以恢复线粒体功能,进而恢复皮肤、毛发。这表明,线粒体是皮肤衰老和脱发的可逆性调节因子。
参考资料:
1)Scientists reverse aging-associated skin wrinkles and hair loss in a mouse model
原标题:长皱纹、掉发?Nature子刊:逆转皮肤衰老的关键在线粒体
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