生物物理所提出「氧化還原應激反應能力」新概念

2020-12-05 中國科學院

生物物理所提出「氧化還原應激反應能力」新概念

揭示了衰老的本質特徵

2017-02-27 生物物理研究所

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　　衰老與多種疾病密切相關，包括癌症、心血管疾病、糖尿病以及神經退行性疾病等，因此抗衰老或健康衰老是一個迫切需要解決的重要科學問題。衰老與氧化還原密切相關。傳統的自由基衰老學說認為氧化應激是對細胞的一種損害，是導致衰老的一個重要因素。大多數關於氧化還原和衰老的研究主要集中在靜息狀態活性氧（reactive oxygen species, ROS）的高低。很少有研究去比較年輕和衰老個體對於氧化還原刺激的動態反應能力。中國科學院生物物理研究所教授陳暢提出了「氧化還原應激反應能力（RRC）」的新概念，並證明這種動態反應能力的下降是衰老的一個本質特徵。這篇題為The decay of Redox-stress Response Capacity is a substantive characteristic of aging: Revising the redox theory of aging 的研究論文於2016年12月28日在線發表在《氧化還原生物學》（Redox Biology）雜誌上。

　　陳暢課題組分別以線蟲和複製性衰老細胞為模型，比較了年輕和衰老線蟲（或細胞）對於氧化還原刺激反應能力的不同。結果顯示在氧化還原刺激下，年輕線蟲（或細胞）能產生更多的活性氧/活性氮（ROS/RNS）從而激活Erk、Akt和AMPK信號通路。同時，年輕線蟲（或細胞）能夠通過促進轉錄因子NRF2的轉位誘導產生更多的抗氧化酶以維持氧化還原穩態平衡。另一方面，年輕線蟲（活細胞）也通過上調分子伴侶表達、提高蛋白酶體活性表現出更好的降解氧化損傷蛋白的能力。

　　在實驗結果基礎上，陳暢課題組提出氧化還原應激反應能力（RRC），它包括產生適量ROS/RNS激活細胞信號通路的能力、激活抗氧化系統維持氧化還原平衡的能力和降解氧化損傷蛋白的能力。該研究提出並全面描述氧化還原應激反應能力的概念，並通過實驗數據直接證明年輕和衰老之間的本質差別。這與傳統自由基衰老學說單純強調ROS水平升高造成衰老不同，該研究認為動態的氧化還原應激反應能力極為重要，它的下降才是衰老的一個本質特徵。該研究揭示了氧化還原調控與衰老的本質特徵，為延緩衰老和促進健康衰老提供了新策略。

　　生物物理所陳暢為論文的通訊作者。助理研究員孟姣為論文的第一作者。該課題獲得國家自然科學基金傑出青年科學基金、國家重點研究發展計劃、中科院重點戰略研究計劃先導A、國家自然科學基金面上項目和國家自然科學基金青年基金的資助。

 

圖示：氧化還原應激反應能力（RRC）模型

　　衰老與多種疾病密切相關，包括癌症、心血管疾病、糖尿病以及神經退行性疾病等，因此抗衰老或健康衰老是一個迫切需要解決的重要科學問題。衰老與氧化還原密切相關。傳統的自由基衰老學說認為氧化應激是對細胞的一種損害，是導致衰老的一個重要因素。大多數關於氧化還原和衰老的研究主要集中在靜息狀態活性氧（reactive oxygen species, ROS）的高低。很少有研究去比較年輕和衰老個體對於氧化還原刺激的動態反應能力。中國科學院生物物理研究所教授陳暢提出了「氧化還原應激反應能力（RRC）」的新概念，並證明這種動態反應能力的下降是衰老的一個本質特徵。這篇題為The decay of Redox-stress Response Capacity is a substantive characteristic of aging: Revising the redox theory of aging 的研究論文於2016年12月28日在線發表在《氧化還原生物學》（Redox Biology）雜誌上。
　　陳暢課題組分別以線蟲和複製性衰老細胞為模型，比較了年輕和衰老線蟲（或細胞）對於氧化還原刺激反應能力的不同。結果顯示在氧化還原刺激下，年輕線蟲（或細胞）能產生更多的活性氧/活性氮（ROS/RNS）從而激活Erk、Akt和AMPK信號通路。同時，年輕線蟲（或細胞）能夠通過促進轉錄因子NRF2的轉位誘導產生更多的抗氧化酶以維持氧化還原穩態平衡。另一方面，年輕線蟲（活細胞）也通過上調分子伴侶表達、提高蛋白酶體活性表現出更好的降解氧化損傷蛋白的能力。
　　在實驗結果基礎上，陳暢課題組提出氧化還原應激反應能力（RRC），它包括產生適量ROS/RNS激活細胞信號通路的能力、激活抗氧化系統維持氧化還原平衡的能力和降解氧化損傷蛋白的能力。該研究提出並全面描述氧化還原應激反應能力的概念，並通過實驗數據直接證明年輕和衰老之間的本質差別。這與傳統自由基衰老學說單純強調ROS水平升高造成衰老不同，該研究認為動態的氧化還原應激反應能力極為重要，它的下降才是衰老的一個本質特徵。該研究揭示了氧化還原調控與衰老的本質特徵，為延緩衰老和促進健康衰老提供了新策略。
　　生物物理所陳暢為論文的通訊作者。助理研究員孟姣為論文的第一作者。該課題獲得國家自然科學基金傑出青年科學基金、國家重點研究發展計劃、中科院重點戰略研究計劃先導A、國家自然科學基金面上項目和國家自然科學基金青年基金的資助。
 
圖示：氧化還原應激反應能力（RRC）模型

列印 責任編輯：葉瑞優

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