热量限制与白藜芦醇抗衰老的研究进展

限制热量摄取(caloric restriction,CR) 能够延长寿命,这个75 年前的发现己得到广泛的证明.其作用主要是由去乙酰化酶 (Sir2/SIRT1)所介导.近年又发现,植物中的多酚化物--白藜芦醇,是SIRT1 的激活剂,它能够模拟 CR 的抗衰老作用,并能防治多种疾病.因此它有可能成为人类防病和抗衰老的有用工具.     

非人类灵长类恒河猴衰老与热量限制抗衰老研究进展

非人类灵长类恒河猴是研究人类衰老和热量限制抗衰老的理想模型。与人类衰老一样,恒河猴由于增龄性神经内分泌、免疫、神经系统、心血管系统等衰老,出现相应的老年病。热量限制能有效地延缓恒河猴原发性衰老和继发性衰老。其机制可能是调节代谢相关的信号通路,抑制氧化应激-炎性衰老-DNA损伤;同时激活DNA损伤修复。然而,不同的实验设计、饲养环境、饮食组成和遗传背景等可能对热量限制抗长生命周期恒河猴原发性衰老和继发性衰老作用存在不同的影响。优化实验设计,控制这些变量,缩短实验周期将更有利于明确CR抗衰老的作用及其机制。     

热量限制延长寿命的分子机制

很多研究均发现,热量限制在很多物种中都有延长寿命的作用.这些报道认为,寿命的延长可 能与氧化应激和炎症过程有关.值得注意的是,热量限制调节氧化应激与脂质代谢调控、抑 制细胞凋亡、DNA保护等分子过程有密切关系.最近,有研究者表明,热量限制调控氧化应激和炎症过程是通过胰岛素/胰岛素样生长因子信号通路起作用的.热量限制在所有的动物模型实验中都显示延长寿命,然而,在人类中应用热量限制,可能还存在很多对人体健康问题值得关注.本文就热量限制如何调控寿命的机制的研究进展作一综述.     

热量限制对能量代谢的影响及其机制

热量限制(caloric restriction, CR)是在保证机体不产生营养不良的前提下限制机体的热量摄入。CR能够影响体内各种代谢产物水平,如脂类、游离脂肪酸、酮体、胆汁酸和氨基酸等,被认为可延长生物寿命,推迟和降低多种与老龄相关疾病(如2型糖尿病、肿瘤、心血管疾病)的发病。CR所产生的功效与其对机体能量代谢的调节效应密不可分,其作用机制与生物钟、激素、胃肠道菌群及炎症都密切相关。本文简要总结CR对能量代谢的影响及其作用机制。     

热量限制与心血管老化的研究进展

热量限制(caloric restriction,CR)是指在不减少必需营养素摄入的情况下减少20%～40%的热量摄入. CR可通过由各种分子介导的氧化应激、炎症、程序性死亡、端粒体等机制,通过调节人及其他动物心血管老化的危险因素,进而减缓生理和病理状态下心血管老化进程.本文通过对CR与心血管老化研究进展的系统阐述,探寻人类预防心血管老化的解决之道.     

衰老的表观遗传调控机制北大核心CSCD

表观遗传通过调控基因表达影响众多生命过程。大量的证据表明,表观遗传在衰老调控中也发挥重要的作用。本文介绍表观遗传的3种主要机制对衰老的调控作用,及其对衰老的2个主要特征的影响。同时,介绍热量限制介导的抗衰老作用的表观遗传的调控机制,和3种重要的抗衰老活性小分子及其如何通过表观遗传相关机制发挥抗衰老作用。本文结果为进一步研究表观遗传在衰老调控中的作用,以及发展抗衰老干预措施提供了理论依据和重要的参考资料。     

热量限制对延缓衰老的作用

热量限制（caloric restriction,CR）在很多物种中能够改善健康和延缓衰老,近年来的许多研究发现,热量限制可以减少多种与年龄相关性疾病的发生,但至今热量限制延缓衰老的机制尚未十分清楚.最近有研究表明,热量限制延缓衰老的机制可能与营养调控、生殖滞育等过程有密切的关系,SIRT1、PGC-1α、AMPK、TOR等信号因子也因其在热量限制和营养调控延缓衰老的机制研究中的重要作用而受到极大的关注.     

热量限制延缓人二倍体成纤维细胞衰老的体外模型

为建立人二倍体成纤维细胞IMR 90的热量限制体外模型 ,分别采用低浓度、正常浓度和高浓度葡萄糖培养条件 ,常规传代培养IMR 90细胞 ,利用综合细胞衰老指标对模型进行评价 .低、正常和高浓度葡萄糖培养条件组IMR 90细胞平均寿限分别为 5 8 3、5 5 0和 4 7 2PDL(群体倍增水平 ) .低浓度葡萄糖培养IMR 90细胞早期增长速度有所减慢 ,但仍保持对生长因子诱导的细胞增殖能力 ,并使晚期IMR 90处于细胞周期S期的比例以及其DNA修复能力显著高于其他条件培养的晚期细胞 .低浓度葡萄糖培养IMR 90晚期细胞的半乳糖苷酶染色阳性率亦明显低于其他条件培养的晚期细胞 .实验结果表明 ,低浓度葡萄糖培养可以延缓IMR 90复制衰老 ,建立了热量限制延缓衰老体外模型 ,为进一步探讨热量限制延缓衰老作用机制的研究打下基础     

低毒兴奋效应模拟热量限制调节酵母转运体基因表达及脂质代谢

【目的】已知H2O2介导的线粒体低毒兴奋效应(Mitohormesis)能模拟热量限制延长酵母寿命,但未知两者是否存在共同作用机理。【方法】利用依时菌落计数法测定酿酒酵母时序寿命(CLS),采用微阵列芯片分析ATP结合盒(ABC)转运体基因表达谱及脂质代谢模式的转变,通过酶学测定法比较超氧化物歧化酶(SOD)活性的动态变化。【结果】经热量限制、H2O2、青蒿琥酯处理后,酵母CLS有不同程度延长,细胞解毒相关ABC转运体基因表达均下调或不变,促进长链脂肪酸运输的过氧化物酶体膜ABC转运体基因以及加速固醇摄取的质膜ABC转运体基因表达则显著上调。相应地,脂质分解(如脂肪酸β-氧化)基因表达上调,脂质合成(如脂肪酸延伸及去饱和)基因表达则下调。不同处理组中催化线粒体H2O2生成的Mn-SOD活性提高,导致催化H2O2降解及转变的抗氧化酶基因表达上调。【结论】低毒兴奋效应及热量限制在酵母中发挥延寿作用,既有赖于抗氧化酶催化的活性氧(ROS)清除反应,也取决于ABC转运体介导的脂质转运及后续的脂质分解及再利用。     

Sir2基因家族的功能和作用机制

Sir2(silenceinformationregulator)基因家族是一种保守的从古细菌到哺乳动物都存在的NAD 依赖的组蛋白/非组蛋白去乙酰化酶。在酵母中,Sir2连同与它相互作用的几个蛋白质在基因沉默、基因组稳定性、细胞寿命以及代谢调节上起着不可缺少的作用。其主要的作用机制是:热量限制降低了抑制物烟酰胺的浓度,从而激活了Sir2的组蛋白去乙酰化功能。在哺乳动物中,有7个Sir2同源基因,分别命名为SIRT1到SIRT7。其中SIRT1研究的最多,它在DNA损伤修复、细胞周期控制、抑制细胞凋亡、抵抗氧化逆境和延长细胞寿命方面起着重要作用。它的这些功能是通过和p53、FOXO3、Ku70和PGC-1α等蛋白质之间的相互作用而实现的。     

Sirtuin在热量限制延长寿命机制中的研究进展

热量限制(caloric restriction, CR)可以引起细胞、生物体寿命延长和降低衰老相关疾病的发生,其中Sirtuin起着关键作用．Sirtuin将机体能量代谢和基因表达调控相偶联,通过赖氨酸去乙酰化改变蛋白质的活性和稳定性,从而调节衰老进程．酵母中度CR影响其复制寿命和时序寿命,主要依赖于激活Sir2,增加细胞内NAD+/NADH的比例和调节尼克酰胺浓度来实现．类似的机制也存在于秀丽线虫和果蝇中．哺乳动物在CR条件下SIRT1蛋白表达应答性上升,细胞中NAM磷酸基转移酶能够直接影响NAM和NAD+浓度,并影响SIRT1活性．NO表达增加能导致SIRT1上调和线粒体合成增加．SIRT1可能通过改变组蛋白、p53、NES1、FOXO等底物蛋白的乙酰化影响到细胞和个体的衰老．表明不同生物体中的Sirtuin及其同源类似物在CR条件下对衰老进程和寿命都起着非常重要的作用．     

果蝇衰老的调控机制

衰老是一个复杂的生物学过程,涉及到有害物质的积累导致整体生命功能的下降,生物的生理状况逐渐恶化,最终导致疾病和死亡。黑腹果蝇Drosophila melanogaster作为最重要的遗传学工具之一,近年来常被用于衰老的研究,以阐明衰老的发生与发展机制。本文结合本实验室的研究进展,综述了果蝇寿命调控的生理生化机制,如保幼激素、胰岛素/类胰岛素生长因子、TOR信号网络、腺苷酸活化蛋白激酶信号通路、热量限制和饮食限制、氧化应激、小分子RNA以及鞘脂类代谢都会对果蝇的寿命产生影响。除此之外,基因调控网络研究还能够发现潜在的与长寿相关的基因组区域,将有可能发现更多寿命相关基因。以果蝇为模式生物的研究,对于其他昆虫衰老、存活等种群生物学问题的研究以及天敌、益虫保育和害虫控制,具有十分重要的指导意义。     

青蒿素模拟热量限制延长酵母寿命的双期响应模式全转录组谱解析

热量限制(CR)可延长酵母及哺乳动物等多种生物的寿命.尽管CR延寿被认为与呼吸活动增强有关,但营养摄取不足反而加大能量消耗显然不符合逻辑.在解决食物供应减少与代谢消耗增加这对矛盾的过程中,本研究揭示了1种基于CR的"双期响应"模式,它包括1个"线粒体增强期"(ME)与1个"后线粒体增强期"(PME),两者可依据线粒体标志蛋白的表达模式及活性动态加以区分.ME以整体抗氧化活化为特征,PME则以系统代谢调整为标志.抗疟药青蒿素的半合成衍生物青蒿琥酯通过烷化血红素蛋白可重现CR的衰老延缓效果,提示青蒿琥酯-血红素结合可以在功能上模拟一氧化氮-血红素相互作用,据此已建立青蒿琥酯-血红素结合物形成与细胞色素c氧化酶活性升高之间的相关性.外源过氧化氢也能模拟CR诱导抗氧化基因,改变代谢节律,延长酵母寿命,暗示过氧化氢与延寿有关.青蒿琥酯可模拟CR激发的一氧化氮及过氧化氢诱导的抗氧化反应,清除活性氧,降低氧化应激,指导机体由合成代谢向分解代谢转变,维持必要的代谢功能,延长酵母的期望寿命.     

植物种群更新限制——从种子生产到幼树建成

更新限制是指种子由于各种原因,不能够萌发并生长成幼树。它作为解释生物多样性的理论,一直受到国内外群落生态学家关注。从种源限制、传播限制和建成限制3个角度,对更新限制机制研究进展进行了综述。从种源限制而言,时空因素是影响植物种群更新限制的重要因素,因为植物结实量存在明显时空变化,造成植物更新个体出现明显的时空规律。从传播限制而言,传播数量、距离和食果动物行为均限制植物种群更新。数量上,缺乏有限传播者势必减少传播数量,但如果种子拥有较高质量,则能逃脱数量限制;距离上,植物更新个体显示出明显的Janzen-Connell格局,但传播距离趋向稳定,形成植物种群的进化稳定对策;食果动物行为上,不同传播者对更新贡献存在差异,捕食者直接降低更新,融入两类动物行为的模型更能反映食果动物对更新的限制。从建成限制而言,环境因子制约植物生长。小尺度下,微生境的好坏对于植物幼苗建成至关重要;大尺度下,植物提供较好的广告效应则能摆脱生境限制。将传播者行为、捕食者行为与幼苗的空间分布格局、种子传播机理模型等结合,建立植物更新限制机理模型应是更新限制未来的研究热点。选择稀有种和古老种为主题的长期更新限制研究,为种群恢复提供指导,也是未来重要研究方向。     

不同能量的培养条件对人神经母细胞瘤株SH-SY5Y细胞生长的影响

目的建立热量限制的体外模型,观察不同能量培养条件下对人神经母细胞瘤细胞株SH-SY5Y细胞生长代谢的影响。方法将人神经母细胞瘤细胞株SH-SY5Y细胞分别采用含有低浓度（2 g/L）、正常浓度（3.15g/L）或高浓度（4.5 g/L）葡萄糖的培养基进行常规传代培养,利用MTT代谢率、细胞生长曲线及LDH漏出率等指标观察各组细胞生长情况。结果与正常葡萄糖浓度培养条件下培养的对照组相比,高糖组细胞突起缩短,细胞胞体皱缩,MTT代谢率稍低（0.573±0.001）,LDH漏出率高,细胞生长状态差;与对照组相比,低糖组细胞突起伸展,MTT代谢率较低（0.428±0.003）,LDH漏出率低,细胞生长速度缓慢,但是形态良好。结论高糖培养对细胞有损伤作用,细胞代谢加速,更容易衰老死亡;而低糖培养起到保护作用,在热量限制允许范围内降低培养液的含糖量,不但不会对细胞造成损伤,反而对细胞的代谢及生长起到保护作用,延长细胞的总体寿命。     

酵母PMT1与PMT5双基因缺失对细胞复制性寿命的影响

为研究蛋白质O-甘露糖转移酶-1(Protein O-mannosyltransferase-1,Pmt1p)与Pmt5p基因对酵母细胞寿命的影响,采用一步基因置换法构建PMT5基因缺失菌株(pmt5Δ),在此基础上,缺失PMT1基因,构建PMT1和PMT5双基因缺失菌株(pmt1Δpmt5Δ)。显微镜下分离和计数酵母子细胞的数目,统计菌株的复制性寿命;检测细胞吸光度值来评价细胞分裂增殖速度。结果发现,与对照组酵母细胞的平均复制性寿命(25代)比较,pmt5Δ菌株(26代)的寿命无明显变化(P 0. 05),而pmt1Δpmt5Δ菌株(21代)的寿命明显缩短(P 0. 01);热量限制条件下,与对照组酵母细胞比较,pmt5Δ菌株的生长曲线无明显变化,而pmt1Δpmt5Δ菌株的生长曲线低平,细胞分裂增殖减慢。结果表明,PMT1与PMT5双基因缺失明显缩短酵母细胞的寿命,机制可能与细胞的增殖活力下降有关。     

延缓衰老相关的小分子物质研究进展

筛选、研究具有延缓衰老作用的小分子物质,对于发现新的治疗衰老相关性疾病及肿瘤等的有效靶点、开发新型药物、促进人类健康具有重大的现实意义．同时更重要的是,可以这些小分子物质为切入点,对衰老、肿瘤等生命现象的具体分子机制进行深入研究,这对于分子生物学等相关生命科学研究的发展具有重要的推动作用．总结了近一二十年来发现的一些具有代表性的可延缓衰老的小分子物质,并重点论述了其作用的分子机制．     

Sirt基因家族及其对细胞寿命的调节

在酵母、线虫和果蝇中,Sir2基因家族是寿命调节的关键因子。哺乳动物的Sirt基因家族在进化上与Sir2基因高度同源,共有7个成员。Sir2基因调节酵母寿命的机理已比较清楚。而哺乳动物Sirt基因,特别是Sirt1基因与细胞衰老的关系正在成为新的研究热点。最近的研究表明,在热量限制或氧化逆境条件下,SIRT1蛋白主要是通过以下3个途径影响细胞寿命:一是SIRT1蛋白抑制PPAR-γ减少细胞的脂质过氧化的损伤;二是SIRT1蛋白通过调控p53的活性影响细胞寿命;三是SIRT1蛋白通过调控FOXO的信号通路,启动细胞的抗氧化途径。进一步研究Sirt基因家族对揭示哺乳动物寿命之谜具有重要的科学意义。     

宿主限制LINE-1转座活性的机制

转座子约占了人类基因组的45%,对基因组的结构与功能造成了重大的影响. 一部分转座子现在仍然具有活性,它们的转座能引发疾病. LINE-1（long interspersed element-1）是现今在人类基因组中发现的唯一具有活性并能自主转座的转座子,并能介导非自主转座的元件进行转座. 近年来LINE-1的研究有新的突破,本文简述了LINE-1的结构、转座机制及对基因组的影响,重点总结和分析宿主对LINE-1的限制机制. 由于LINE-1的生活周期与逆转录病毒有相似之处,也希望能够为宿主抗病毒的研究提供线索.     

改善血栓形成新的药物组合物及其分子机制

目的：研究α1受体阻断药与山莨菪碱（Ani）形成的药物组合物改善血栓形成的作用及其分子机制。方法：离体大鼠尾动脉血管模型研究α1受体阻断药及其与山莨菪碱的药物组合物的扩血管效应,角又菜胶诱发小鼠尾部血栓模型研究组合物对抗血栓形成的作用及其机制。结果：α1受体阻断药中哌唑嗪（Pra）对血管环舒张率最大,达（82．6±8．9）％,作用强度最强,Ec50值为O．44μmol/L;山莨菪碱和哌唑嗪分别以不同剂量配伍组成组合物,能使角叉菜胶诱发的鼠尾血栓长度（啪）由24．6±4．6缩短到6．94-2．7,成栓率由86．6％下降到50．0％。上述新药物组合物能显著延长血栓小鼠血浆凝血酶原时间（er）,对活化部分凝血活酶时间（APTT）无影响;能抑制血栓小鼠血浆中组织型纤溶酶原激活剂（t-PA）、6-酮一前列腺素F1a（6．Keto．PGF1α）含量的降低和组织纤溶酶原激活剂抑制物-1（PAI-1）、血栓烷B2（TXB2）的增多;并不在于扩血管作用的进一步增强上。结论：山莨菪碱和哌唑嗪组成的药物组合物具有舒张外周血管和改善血栓形成的作用,其抗血栓形成机制分别与影响外源性凝血途径、抑制血小板的活化功能以及促进纤溶功能有关。