内源代谢小分子甘油磷酰胆碱抗衰老活性及作用机制研究

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衰老是一种普遍的生理现象,是机体结构紊乱和功能完整性下降的综合表现。衰老是导致神经退行性疾病、心血管疾病等慢性疾病发生的危险因素,因此进行抗衰老研究,采取合理的抗衰老措施,对提高老年人的生活质量具有重要意义。调控衰老的因素有很多,血液微环境中蛋白质、核酸、代谢小分子与衰老进程密切相关,而我们主要关注内源代谢小分子对衰老进程的调控。因为近年来,越来越多的研究表明,机体微环境中的代谢物具有抗衰老活性。如三羧酸循环中间产物α-酮戊二酸能够提高线虫和小鼠的寿命和健康状况。此外,补充N-乙酰葡糖胺可以有效延缓线虫衰老和减轻神经毒性的病理症状。我们的研究主要发现内源代谢小分子甘油磷酰胆碱能够延长线虫寿命和提高运动能力。在本研究中,我们利用差异代谢组学对不同年龄组健康人的血浆进行分析,发现血浆中内源代谢物甘油磷酰胆碱的含量随年龄增长而逐渐下降,提示其可能具有抗衰老功能。为了研究甘油磷酰胆碱是否真的具有抗衰老活性,我们首先测定不同浓度甘油磷酰胆碱对线虫寿命的影响,发现甘油磷酰胆碱给药组显著延长线虫整体寿命、平均寿命和最长寿命。随着甘油磷酰胆碱浓度的升高,线虫寿命延长的效果越明显。与10 m M甘油磷酰胆碱相比,50 m M甘油磷酰胆碱延寿效果更佳,平均寿命可达26.96天,最长寿命可达39.18天,寿命延长率达22.43%。随着衰老的进程,机体运动能力逐渐下降。为了进一步评价甘油磷酰胆碱抗衰老效应和其对线虫健康状况的影响,进行寿命实验的同时,我们检测了线虫衰老相关指标,主要包括身体弯曲频率、头部摆动频率、咽泵吞咽频率和脂褐素。研究发现,与对照组相比,甘油磷酰胆碱给药组能够显著提高线虫生命中后期的身体弯曲频率、头部摆动频率和咽泵吞咽频率,说明甘油磷酰胆碱能够提高机体运动能力。脂褐素是一种在肠道中自发荧光的色素。它不能通过胞吐作用被清除,而以年龄依赖的方式不断地在肠道中累积,因此脂褐素反映了线虫的衰老速度和健康状况。我们通过测量脂褐素荧光强度进一步观察线虫衰老程度,实验结果证实随着线虫的衰老,线虫肠道脂褐素逐渐累积。甘油磷酰胆碱给药12天后,脂褐素沉积显著减少,表明甘油磷酰胆碱具有延缓衰老的作用。此外,我们发现甘油磷酰胆碱延寿的同时,不影响线虫的体长和产卵量。以上结果初步证明甘油磷酰胆碱延长寿命和提高运动能力的同时,不影响线虫的生长发育和生殖能力。线虫寿命的长短与其对外界应激的抵抗力密切相关。为了探究甘油磷酰胆碱延寿的效应是否与抵抗力增强相关,我们分别进行了氧化应激和35℃热应激实验。研究发现在氧化应激条件下,甘油磷酰胆碱同样能够延长线虫寿命,提高了6.34%的存活率;35℃热应激7h后,甘油磷酰胆碱将线虫死亡率从83.25%降至47.24%。在氧化应激和热应激的条件下,体内产生的活性氧会对机体组织器官造成极大的危害,上调抗氧化基因能够增强抵抗应激的能力从而延长寿命。通过测量生命周期不同阶段活性氧的含量,我们发现甘油磷酰胆碱能够抑制活性氧的累积,表明甘油磷酰胆碱具有抗氧化活性。ⅡS信号通路是影响寿命和应对应激反应的关键通路,为了探究甘油磷酰胆碱发挥作用的具体机制,我们进一步检测了ⅡS通路关键基因的表达情况。进一步实验发现,甘油磷酰胆碱不仅上调了ⅡS通路上游基因daf-16、ins-18、skn-1和sek-1的表达量,也使下游靶基因(sod-3、ctl-1和ctl-2)的表达上调,表明甘油磷酰胆碱激活了ⅡS信号通路。综上所述,本研究选用模式生物线虫作为实验对象,发现甘油磷酰胆碱具有延缓衰老的功能和提高机体健康状况的作用。甘油磷酰胆碱主要通过激活ⅡS信号通路,来上调抗氧化基因的表达量,从而提高线虫抵抗应激的能力而发挥延长寿命的作用。我们的工作能够为内源代谢小分子抗衰老研究提供新的思路和方法,同时也为通过恢复代谢稳态来调控衰老过程提供了新的策略。
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