【摘 要】
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在人口加速老龄化的今天,如何延缓衰老、促进健康、降低衰老相关疾病的发病率是当今研究的热点问题。模式生物秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)具有生命周期短、衰老特征明显、相关机制与人类同源性高、衰老相关疾病模型丰富等优势,因此是衰老和抗衰老研究的良好模型。秀丽隐杆线虫衰老的明显特征之一是其运动能力的下降,运动能力也是反映其整体活跃程度的重要指标。因此,本文选择秀丽隐杆线虫模型
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在人口加速老龄化的今天,如何延缓衰老、促进健康、降低衰老相关疾病的发病率是当今研究的热点问题。模式生物秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)具有生命周期短、衰老特征明显、相关机制与人类同源性高、衰老相关疾病模型丰富等优势,因此是衰老和抗衰老研究的良好模型。秀丽隐杆线虫衰老的明显特征之一是其运动能力的下降,运动能力也是反映其整体活跃程度的重要指标。因此,本文选择秀丽隐杆线虫模型以多种运动参数为主要指标,首先对其运动能力随年龄而衰退的情况进行了分析。然后,选择α-酮戊二酸、鲍鱼多肽等几类具有延长寿命潜力的物质进行运动能力干预研究。最后,以鲍鱼多肽为主要对象,探讨了其抵抗衰老及衰老相关疾病的作用。主要结果如下:1.野生型秀丽隐杆线虫的终生运动能力变化及运动能力与寿命和生殖的关系。首先采用Movement Tracker和wr MTrck分别对秀丽隐杆线虫终生的爬行行为和游泳行为进行了分析,结果显示,秀丽隐杆线虫的运动能力随年龄增长而呈现明显的下降趋势。其中,与寿命相对较长的秀丽隐杆线虫相比,短寿命秀丽隐杆线虫的运动能力衰退趋势较快。然后本文提出以运动能力各种指标(爬行速度、游动速度、摆动频率)对年龄作图,以曲线下面积(AUC)作为终生运动能力的相对衡量指标。以此为依据,通过终生运动能力和寿命之间的相关性分析,结果发现游动能力与寿命的相关性更强且呈明显的线性关系。最后,通过对子代数量进行相关性分析,发现运动能力与子代数量以及子代数量与寿命的相关性不大。2.野生型与神经退行性疾病模型秀丽隐杆线虫运动能力的比较分析。本文选择与蛋白稳态失调有关的秀丽隐杆线虫模型,包括基于多聚谷氨酰胺(Polyglutamine;poly Q)的亨廷顿病模型和基于β-淀粉样蛋白(Amyloid-beta protein;Aβ)的阿尔茨海默病模型,对上述运动能力指标进行了比较分析,结果显示这两类疾病模型的运动能力与野生型秀丽隐杆线虫之间存在显著的差异。在亨廷顿病模型中,无论是在体壁肌肉细胞中表达poly Q的AM141和AM140模型还是在神经元中表达poly Q的HA759模型,与野生型秀丽隐杆线虫相比其运动能力均受到不利影响。在阿尔茨海默病模型中,GMC101经过升温诱导Aβ表达后其运动能力也明显下降。在此基础上,本文还进行了运动能力与年龄的拟合分析,结果显示poly Q秀丽隐杆线虫模型各个运动指标的衰减速度均增加,两者之间的关系符合指数衰减函数中的Plateau followed by one phase decay函数。根据这些实验结果,选择了poly Q模型AM140(测定时间点为成虫第5天及第10天)和Aβ模型GMC101(测定时间点为诱导后的第3天及第5天)进行后续的活性鉴定与分析等实验。3.几类潜在抗衰老物质对野生型秀丽隐杆线虫运动能力的影响。首先选择具有延长寿命潜力的α-酮戊二酸、EGCG、鲍鱼多肽、黄芪多糖等物质,检测它们对野生型秀丽隐杆线虫运动指标的影响。结果表明,α-酮戊二酸在浓度为4 m M时能明显提高秀丽隐杆线虫成虫第10天的爬行速度,EGCG在浓度为100μM时能显著提高秀丽隐杆线虫成虫第10天的游动速度,鲍鱼多肽在浓度为1 m M及2 m M时均能显著提高秀丽隐杆线虫成虫第10天的游动速度。4.鲍鱼多肽对野生型和疾病模型秀丽隐杆线虫运动能力的影响。基于上述结果,本文选择鲍鱼多肽进行了进一步研究。结果表明,1m M和2 m M的鲍鱼多肽对野生型秀丽隐杆线虫成虫第10天的游动能力具有显著的改善作用,但在成虫第15天时只有2 m M的鲍鱼多肽起到微弱的改善作用,说明鲍鱼多肽改善衰老早期出现的运动衰退作用较好。鲍鱼多肽对AM140的运动能力具有一定的改善作用,但对其寿命没有影响。鲍鱼多肽对GMC101升温诱导造模后第5天的运动能力具有明显的改善作用。这些结果说明鲍鱼多肽对由衰老及蛋白聚集引起的运动障碍具有一定的改善作用。综上所述,以秀丽隐杆线虫为模型的运动能力综合分析具有数据采集快、实验效率高、结果客观等优点,可用于野生型、亨廷顿病、阿尔茨海默病或其它运动缺陷疾病模型运动能力的测定与分析,还可以用于改善运动能力、干预相关疾病的活性物质筛选与研究。本文还发现鲍鱼多肽具有延缓野生型秀丽隐杆线虫衰老早期运动能力减退的作用,对蛋白聚集引起的运动障碍具有改善作用,为鲍鱼多肽在生物医药、功能食品等领域的研究开发与利用提供了依据。
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