皺紋、脫髮?科學家成功逆轉這些衰老特徵 原來線粒體是關鍵

2020-11-22 前瞻網

(圖源：ScienceDaily)

中間的老鼠照片顯示了與衰老相關的皮膚皺紋和兩個月的線粒體DNA缺失後的脫髮。

同樣的小鼠，在線粒體DNA複製恢復後一個月後，出現了皺紋和脫髮的逆轉。

左邊的小鼠是一隻正常的控制組的小鼠，用來進行比較。

皺紋和脫髮是衰老的標誌。如果它們可以被逆轉呢?

Keshav Singh博士和他的同事在伯明罕的阿拉巴馬大學開發了一個老鼠模型。

當一種導致線粒體功能障礙的突變被誘導時，老鼠的皮膚就會起皺，幾周內就會出現大面積的毛髮脫落。

當線粒體功能恢復時，關閉負責線粒體功能障礙的基因，老鼠就會恢復光滑的皮膚和厚厚的毛皮，與健康的老鼠沒有區別。

「據我們所知，這一發現是史無前例的，」UAB醫學院遺傳學教授辛格(Singh)說。

重要的是，這種突變發生在一個核基因中，它影響著線粒體功能，也就是細胞的動力室。

細胞中大量的線粒體產生了細胞生存所需的90%的化學能。

在人類，線粒體功能在衰老過程中會下降，線粒體功能障礙會導致年齡相關性疾病。

線粒體DNA的缺失也與人類線粒體疾病、心血管疾病、糖尿病、年齡相關的神經系統疾病和癌症有關。

辛格說:「這種小鼠模型應該能為預防和治療藥物的開發策略提供前所未有的機會，這些藥物可以增強線粒體功能，以治療與衰老相關的皮膚和毛髮病理以及其他人類疾病，線粒體功能障礙在這些疾病中發揮了重要作用。」

當抗生素多西環素被添加到食物或飲用水中時，老鼠模型中的突變就會發生。

這導致線粒體DNA的缺失，因為複製DNA的酶變得不活躍。

在四個星期內，這些老鼠的毛髮變白，毛髮密度降低，脫髮，行動遲緩，無精打採，這些變化讓人聯想到自然衰老。

在誘變後的4到8周，小鼠皮膚起皺，母小鼠比雄小鼠有更嚴重的皮膚皺紋。

戲劇性的是，這種脫髮和皮膚皺紋可以通過關閉突變來逆轉。

照片顯示了兩個月的多西環素誘導後的頭髮脫落和皮膚起皺，同樣的老鼠在停止使用多西環素的一個月後恢復了耗盡的線粒體DNA。

當突變發生時，其他器官幾乎沒有變化，這表明與其他組織相比，線粒體在皮膚中的作用更為重要。

起皺的皮膚呈現出與內在和外在老化相似的變化——內在老化是老化的自然過程，外在老化是影響老化的外在因素的影響，例如由過度日照或長期吸菸引起的皮膚皺紋。

在這些細節中，誘導性誘變小鼠的皮膚出現了大量的皮膚細胞、外層異常增厚、毛囊功能障礙和炎症的增加，這些似乎是導致皮膚病理的原因。

這類似於人體皮膚的外在老化。

線粒體DNA缺失的小鼠在細胞中也表現出四種與衰老相關的標記物的表達改變，類似於內在衰老。

皮膚也顯示出基質金屬蛋白酶和它們的組織特異性抑制劑之間的平衡被破壞——這兩者的平衡對於保持皮膚中的膠原纖維、防止起皺是必要的。

誘變小鼠的線粒體降低了線粒體DNA含量，改變了線粒體基因表達，並使參與氧化磷酸化的線粒體中的大型複合物不穩定。

突變的逆轉恢復了線粒體功能，以及皮膚和頭髮的病理表型。

這表明，線粒體是皮膚衰老和脫髮的可逆性調節因子，辛格稱之為「令人驚訝」的觀察。

辛格說:「這表明，線粒體-細胞核交叉對話背後的表觀遺傳機制在恢復正常的皮膚和頭髮表型上必須發揮重要作用。」

「還需要進一步的實驗來確定其他器官的表型變化是否也可以通過修複線粒體DNA而逆轉到野生型水平。」

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