胖尾矮狐猴是一种生活在马达加斯加的小型灵长类动物,它们具有令人惊讶的能力,能够在细胞水平上暂时逆转衰老过程。
衰老不仅体现在皱纹、白发和肌肉流失等外在迹象上,更始于细胞层面,DNA会随着时间逐渐磨损。然而,研究人员发现,像胖尾矮狐猴这样的动物可以通过冬眠来暂时逆转某些细胞衰老的特征。
杜克大学和加州大学旧金山分校的一项新研究表明,这些狐猴在冬眠期间可以延长其端粒——染色体末端的保护帽,从而有效地使细胞恢复活力。
端粒的功能类似于鞋带上的塑料头,防止DNA磨损。每次细胞分裂时,端粒都会缩短,最终导致细胞功能障碍。虽然压力和不良生活习惯会加速端粒的缩短,但矮狐猴找到了一种方法来对抗这一过程——至少是暂时性的。
在马达加斯加的旱季,这些小灵长类动物会退入树洞或地下洞穴,并进入长达七个月的冬眠状态。它们的心率从每分钟约200次急剧下降到不到8次,体温降低,呼吸频率减少到每10分钟一次。每隔一段时间,它们会短暂地回暖,这一过程被研究人员比作长时间冷冻后的汽车重新启动。
为了了解冬眠如何影响细胞衰老,研究人员在杜克狐猴中心对15只狐猴进行了监测,涵盖了冬眠前、冬眠中和冬眠后的阶段。其中一些狐猴在醒来时被允许进食,而另一些则保持在深沉的静止状态,模拟自然的禁食状态。
通过颊拭子进行的基因测序显示了一个令人惊讶的结果:尽管端粒通常随时间缩短,但冬眠中的狐猴端粒实际上变长了。
该发现出乎意料。“结果与预期相反,”研究合著者艾丽莎·格林说。起初,研究团队怀疑出现了错误,但加州大学旧金山分校的合著者达娜·史密斯(她的实验室由诺贝尔奖得主伊丽莎白·布莱克本领导)确认了这一发现。
冬眠越深,端粒延长的程度越大。那些定期醒来进食的狐猴显示出稳定的端粒长度,但没有延长。然而,这种效应是暂时的;在冬眠结束后两周内,它们的端粒又回到了原来的长度。
一种可能的解释是,端粒延长有助于抵消狐猴周期性回暖过程中发生的剧烈代谢变化所造成的细胞损伤。这种现象也在宇航员在太空度过一年后以及在水下生活数月的人类身上观察到。
通过延长端粒的完整性,矮狐猴可能会延长寿命。尽管类似大小的灵长类动物如加拉戈斯狐猴通常只能活12到13年,但胖尾矮狐猴可以存活近30年——超过两倍。虽然尚不清楚端粒修复是否直接促进了长寿,但这一联系非常引人注目。
了解狐猴如何实现这种细胞重置最终可能导致预防或治疗人类与年龄相关疾病的新型方法。如果研究人员能够揭示这一过程背后的生物机制,他们可能会找到延缓衰老的方法,同时避免引发不受控制的细胞生长,后者可能导致癌症。
这项研究已发表在《生物学快报》上。
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