2008-12-02

研究者確認一種可能普適的老化機制

Researchers identify a potentially universal mechanism of aging
http://www.physorg.com/news146922212.html

November 26, 2008

如同當前的金融危機,老化過程也許是一種過度解除管制(deregulation)的結果。研究者已發現 DNA 受損會減少細胞在特定環境中調控某些基因開啟及關閉的能力。這種機制,從真菌到我們人類都適用,也許意味著某種老化的普適罪犯。

"我們所發現的,很可能是頭一個基礎的、根本的老化原因。" 哈佛醫學院病理學教授 David Sinclair 說。"這裡很可能有其他的原因,但我們的發現 -- 簡單酵母細胞中的老化與哺乳類動物的直接相關 -- 令我們感到意外。"

這些發現將刊載於 11/28 的 Cell 期刊上。

科學家知道有一群基因,稱為 sirtuins(譯註:即 Sir2 家族蛋白的基因),涉及老化過程,已有段時間了。這些基因,當受到紅酒的化學物質白藜蘆醇(resveratrol)或熱量限制的刺激時,在身體的老化與健康上都顯現出一種正面的效應。

近 10 年前,Sinclair 及其在 MIT Leonard Guarente 實驗室裡的同僚發現,酵母中一種特殊的 sirtuin 以二種特定方式影響老化過程 -- 它協助調控細胞中的基因活性並修補 DNA 中的斷裂。然而,當 DNA 損傷隨著時間累積,sirtuin 會變得太過分心以致於無法適當調控基因的活性,其結果就是老化開始的特徵。

"十年來,酵母中的整個現象被認為只與酵母有關," Sinclair 說。"但我們決定要測試同樣的過程會不會在哺乳類動物身上發生。"

Philipp Oberdoerffer,Sinclair 實驗室中一位博士後科學家,利用精密的微陣列平台在老鼠細胞中探測酵母 sirtuin 基因的哺乳類動物版本。老鼠身上的結果證實了 Sinclair、Guarente 等人十年前在酵母中的發現。

Oberdoerffer 發現,sirtuin 在哺乳類動物系統中的主要功能之一是監督基因表現的模式(哪個基因開啟,哪個關閉)。雖然所有的基因全都會出現在所有的細胞中,但在任何給定的時間中,只有被選的少數幾個需要活化。如果錯誤的基因被開啟,會危害細胞。身為一種保護措施,sirtuins 守護那些應該被關閉的基因,並確保它們保持沈默。為了辦到這件事,它們協助保存分子包裝 -- 稱為染色質(chromatin)-- 那將這些基因緊緊地收縮包裹並使它們保持閒置。

不過對細胞而言,問題在於 sirtuin 具有另一項重要的工作。當 DNA 因紫外光或自由基而受損時,sirtuins 扮演一種自願的緊急應變小組。它們離開基因組的守護者崗位,並在受損之處協助 DNA 修補機制。

在未獲保護期間,染色質包裹物也許會開始散開,而那些該保持靜默的基因實際上上也許會「復活」。

在絕大多數情況下,sirtuins 能夠返回它們的崗位,並在基因造成永久性傷害前,將它們裹回包裝中。然而,當老鼠變老,DNA 損害(通常因粒線體分解所致)的速率增加。作者們發現,這種損害會更加頻繁地將 sirtuins 拉離它們的崗哨。結果,基因表現的解除管制會變得習慣性(chronic)。染色質在不該解開的地方解開,此時 sirtuin 守護者則正在加班滅整個基因組的火,這時候解開的基因就不曾再回到它們沈默的狀態。

事實上,這些不幸被活化的基因有許多直接與老化顯型(phenotypes,表現型、表型)有直接關連。研究者發現,一些像這樣未受控管的老鼠基因會持續不斷地再上了年紀的老鼠中出現。

"我們接著開始納悶,如果我們將更多 sirtuin 放回老鼠身上會發生什麼事," Oberdoerffer 說。"我們的假設為,當 sirtuins 數量更多,DNA 修補將更加有效率,老鼠在老年時將維持一種年輕的基因表現模式。"

那正是所發生的事。利用一隻經過基因改造的老鼠來當作淋巴瘤的模型,Oberdoerffer 施以額外的 sirtuin 基因拷貝,或以 sirtuin 活化劑(activator)白藜蘆醇來餵食牠們,那接著將牠們的平均壽命延長了 24% 到 46%。

"這真的意義非凡,一個十年前在酵母中發現的老化機制,其中 sirtuins 以損害或老化重新分配(redistribution,再分配),也適用於哺乳類動物," Leonard Guarente 說,MIT Novartis 生物學教授,他並非本論文作者。"透過新藥物的尋找,那能隨著時間穩定 sirtuins 的重新分配,這應該會導致新的應用來保護細胞免受老化的蹂躪。"

"根據這種特定的機制,雖然 DNA 損壞會使老化惡化,但真正的起因並非 DNA 受損本身,而是基因缺乏調控所招致的結果," Oberdoerffer 說。"有許多研究已證明,這種調控基因活性的特殊過程,稱為外遺傳(epigenetics,表遺傳),可以逆轉 -- 不同於 DNA 中的實質突變。我們透過原理驗證示範,在此目睹了老化的元素能被逆轉。"

最近 NIDDK Chu-Xia Deng 也發現,缺乏 sirtuin 的老鼠易遭受 DNA 損害與癌症,強化 Sinclair 與 Oberdoerffer 的資料。

※ 相關報導:

* SIRT1 Redistribution on Chromatin Promotes Genomic Stability but Alters Gene Expression during Aging
http://www.cell.com/abstract/S0092-8674(08)01317-2

Philipp Oberdoerffer, Shaday Michan, Michael McVay,
Raul Mostoslavsky, James Vann, Sang-Kyu Park,
Andrea Hartlerode, Judith Stegmuller, Angela Hafner,
Patrick Loerch, Sarah M. Wright, Kevin D. Mills, Azad Bonni,
Bruce A. Yankner, Ralph Scully, Tomas A. Prolla,
Frederick W. Alt and David A. Sinclair
Cell, Volume 135, Issue 5, 907-918, 28 November 2008
doi: 10.1016/j.cell.2008.10.025
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2 則留言:

匿名 提到...

外遺傳機制很有可能構成老化時鐘的一部分

fsj 提到...

粉紅酒、致癌風險 法葡萄酒兩大打擊

【中央社╱巴黎22日專電】 2009.03.22

作為葡萄酒的大生產國,法國最近卻遭遇有關酒的兩個大打擊,即生產者忿忿不平歐洲聯盟要授權混合白酒與紅酒成為粉紅酒,消費者則驚訝連喝一杯紅葡萄酒都會有致癌的危險。

歐盟在1月27日同意在4月27日投票決定,歐盟地區是否允許混合白葡萄酒和紅葡萄酒以生產出粉紅酒。畢竟,在澳洲、美國加州或南非都允許混合生產。

世界上75%的粉紅酒來自歐盟區,28%來自法國,堪稱世界第一的生產國,近年來,最大產地普羅旺斯區的葡萄酒業者致力於改變粉紅酒形象,使長期被視為一個消費副產品的粉紅酒,成功的在質量上和技術上受到消費者的肯定。

在法國,粉紅酒在葡萄酒市場上佔有23%的銷售量,在全球銷量也有10%,歐盟認為這項改革在全球市場上將更有競爭力,因為歐洲有堪與各洲競爭的紅酒和白酒,混合成粉紅酒也還具有競爭力。

粉紅酒業者則認為採用與競爭對手相同的方法,得利的只是工業生產者,因為粉紅酒的生產過程,是在成為紅酒前精心釀造,絕不是混合紅白酒就可以有相同的香醇和口味。

在成功打出粉紅酒市場後,卻遭受可以混酒的打擊,專業人士以沮喪、憤怒、醜聞來形容對歐盟「授權走私」的不滿,原先同意這項決議的法國,在農民群起抗議之後,也表示不贊同這個將會顛覆市場的建議,但是這都須等待四月份的決定。

就在生產者大力鼓吹粉紅酒品質時,今年2月,英國牛津大學的研究報告,以及法國國家癌症研究中心有關酒精是致癌物質,包括從第一杯紅葡萄酒開始的報告,則讓業者遭受二度打擊,消費者則不敢置信,因為幾個世紀來的民眾智慧和許多相關的科學研究都指出,適度消費紅葡萄酒可促進身體健康。

就在這兩個研究報告公開後的數日,法國另一研究團隊又發布新的研究報告,追蹤研究100萬人近25年,這個報告得出的結論是,若酒精是產生許多癌症的危險因素,溫和的消費紅葡萄酒則可保護對抗一些癌症。

紅酒業者因此要法國國家癌症研究中心收回報告,民眾則迷惘要如何解讀這些相互矛盾的資訊。

研究人員和媒體開始解讀,根據現有的研究,似乎很清楚,在許多情況下,過度消費酒精不僅危及健康並增加患癌的風險,最危險的是狂飲消費,沒有吃東西就喝醉酒。

然而,沒有足夠的數據說,適度消費紅葡萄酒與增加罹患癌症的風險相關。相反的,眾所皆知,紅葡萄酒有利於防止心血管疾病,並很可能預防癌症。

例如,牛津大學研究,紅葡萄酒沒有致肝癌的風險,其他類型的酒精則增加了31%的風險。類似的情況是結腸癌,適度消費紅葡萄酒下降了7%的風險,而其他含酒精飲料則增加了3%的風險。早先的研究還發現消費的紅葡萄酒可降低前列腺癌的風險。

最重要的是,食品影響人體對酒精的反應。例如,一個人若缺乏omega3脂肪酸或是過量的omega6脂肪酸,卻消費酒精,將會產生5至10倍的致癌因子。同樣,一些研究表明,只有每天飲食中缺乏綠色蔬菜的婦女,消費酒精會增加患乳腺癌的風險,而不是那些每天吃了不低於400微克葉酸的婦女。

不過,這些解讀也指出,牛津大學的研究是在英國,英國婦女是癌症的高危險群,因為高比例的人沒能吃足夠的蔬菜,消費的omega6是omega3的15至30倍,導致身體超重,而地中海飲食型的消費者得癌比例則是這項報告結果的1/5。

因此,盎格魯撒克遜豐富的omega6飲食習慣,明顯增加了患癌症的風險並與酒精相關。而在美國60年代,放棄植物油製造的奶油禁令,也形成今天因為人造奶油中過多的omega6而造成相當流行的心肌梗塞疾病。

類似情況也發生在法國,放棄油菜籽油的禁令,卻發現其豐富的omega3是一個保護心血管系統並有助降低患癌風險的好油之一。

※ 以上所有言論不代表本人立場。