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“氧化还原应激反应能力(RRC)”可揭示衰老的本质特征

  •   衰老与多种疾病密切相关,包括癌症、心血管疾病、糖尿病以及神经退行性疾病等,因此抗衰老或健康衰老是一个迫切需要解决的重要科学问题。衰老与氧化还原密切相关。传统的自由基衰老学说认为氧化应激是对细胞的一种损害,是导致衰老的一个重要因素。大多数关于氧化还原和衰老的研究主要集中在静息状态活性氧(reactive oxygen species, ROS)的高低。很少有研究去比较年轻和衰老个体对于氧化还原刺激的动态反应能力。中国科学院生物物理研究所陈畅教授提出了“氧化还原应激反应能力(RRC)”的新概念,并证明这种动态反应能力的下降是衰老的一个本质特征。这篇题为“The decay of Redox-stress Response Capacity is a substantive characteristic of aging: Revising the redox theory of aging” 的研究论文于2016年12月28日在线发表在Redox Biology杂志上。

      陈畅课题组分别以线虫和复制性衰老细胞为模型,比较了年轻和衰老线虫(或细胞)对于氧化还原刺激反应能力的不同。结果显示在氧化还原刺激下,年轻线虫(或细胞)能产生更多的活性氧/活性氮(ROS/RNS)从而激活Erk、 Akt和AMPK信号通路。同时,年轻线虫(或细胞)能够通过促进转录因子NRF2的转位诱导产生更多的抗氧化酶以维持氧化还原稳态平衡。另一方面,年轻线虫(活细胞)也通过上调分子伴侣表达、提高蛋白酶体活性表现出更好地降解氧化损伤蛋白的能力。

      在实验结果基础上,陈畅课题组提出氧化还原应激反应能力(RRC),它包括产生适量ROS/RNS激活细胞信号通路的能力、激活抗氧化系统维持氧化还原平衡的能力和降解氧化损伤蛋白的能力。该研究提出并全面描述氧化还原应激反应能力的概念,并通过实验数据直接证明年轻和衰老之间的本质差别。这与传统自由基衰老学说单纯强调ROS水平升高造成衰老不同,该研究认为动态的氧化还原应激反应能力极为重要,它的下降才是衰老的一个本质特征。该研究揭示了氧化还原调控与衰老的本质特征,为延缓衰老和促进健康衰老提供了新策略。

      中国科学院生物物理所陈畅研究员为本文的通讯作者。助理研究员孟姣为本文的第一作者。该课题获得国家自然科学基金杰出青年科学基金、国家重点研究发展计划、中国科学院重点战略研究计划先导A、国家自然科学基金面上项目和国家自然科学基金青年基金的资助。

    图示:氧化还原应激反应能力 (RRC)模型图示:氧化还原应激反应能力 (RRC)模型

    责编 :于洋