现在,一项新的研究揭开了蝾螈谜团:他们的身体在四岁的时候就停止了衰老的关键机制之一--表观遗传时钟。
表观遗传时钟是根据生活事件(如压力或饮食)如何开启和关闭其基因来估计动物的年龄。例如,如果一只动物经历了很多创伤,它的表观遗传年龄或生物学年龄可能比实际年龄大得多。
墨西哥蝾螈是一种外表像婴儿的成年两栖动物,它们通过一种叫做幼态延续(neoteny)的现象,永远不会脱离幼体阶段。这些蝾螈不仅外观上保持年轻,而且它们的身体很少出现衰退和疾病,甚至能在21年的寿命中再生四肢、尾巴甚至器官。
根据bioRxiv网站上发表的研究结果,这些发现可能是长期探索人类有效抗衰老疗法的又一步,例如减少炎症,bioRxiv是一个未经同行评审的网站。
表观遗传时钟
该研究的合著者史蒂夫·霍瓦特是加州阿尔托斯实验室的遗传学家,他是表观遗传学关键过程之一的专家:DNA甲基化,当身体向DNA添加和移除化学物质时就会发生这种情况。这些变化之后会打开和关闭基因。
2013年,他开发了一种算法来观察组织中这些化学标记的模式,并将其与年龄相关联,他称之为表观遗传时钟。这可以始终如一地预测一个人的寿命。
为了发现蝾螈与人类如此不同的原因,Horvath与合著者Maximina Yun合作,Maximina Yun是德国德累斯顿工业大学的生物学家,多年来一直研究蝾螈。他们创造了有史以来第一个蝾螈表观遗传时钟。
在Yun的德累斯顿实验室,研究小组研究了180只从四周到21岁的蝾螈。值得注意的是,科学家们只能为蝾螈生命的前四年创建可靠的表观遗传时钟。在那之后,化学标记物只是保持不变,好像动物处于发育停滞状态。
然后,研究小组为蝾螈和人类建立了一个双重表观遗传时钟,通过跟踪它们的DNA甲基化来计算这两个物种的衰老。
这种双钟显示,蝾螈和人类的衰老方式相似,但两栖动物可以神秘地阻止这一过程。
在另一项实验中,DNA分析显示,再生的蝾螈肢体比其他动物的肢体年轻得多。换句话说,新组织基本上恢复到发育的早期阶段。这可能与一种表观遗传返老还童有关
僵尸细胞
随着人们年龄的增长,我们的衰老细胞,通常被称为僵尸细胞,停止分裂,但仍然留在体内,这可能导致炎症-癌症和其他与年龄有关的疾病的风险因素。
蝾螈拥有很少的这些僵尸细胞,可能是因为它们的再生能力。
mTOR信号通路
mTOR(哺乳动物雷帕霉素靶蛋白)信号通路在组织再生中具有重要功能。蝾螈的mTOR蛋白序列的进化产生了一种“超敏感”激酶,使蝾螈能够将这条通路维持在高度不稳定的状态,为快速激活做好准备。
尽管蝾螈能够重新长出身体部位并在4年左右停止衰老,但它的寿命仍然不会超过10-15年。