日本研究人员发现，某些抗氧化酶——硒蛋白（selenoproteins）——在抵抗细胞衰老方面起着重要作用。研究团队利用基因敲除小鼠模型来研究硒蛋白合成受阻的影响。这种敲除对造血干细胞（HSCs）和B细胞谱系免疫细胞产生了负面影响，这是由于缺乏硒蛋白介导的脂质过氧化物的清除作用。这些表型类似于在年龄相关疾病中观察到的现象，强调了硒蛋白在这些疾病中的重要性。
硒蛋白保护造血干细胞的干性及B细胞系成熟。硒蛋白合成受阻再现了老化的表型。随着年龄的增长，脂质过氧化物的积累发生在特定的细胞环境中和谱系中。在这种氧化应激下，B细胞祖细胞获得了髓系特征。（图示由BioRender.com创建）
大阪大学的研究团队探讨了抗氧化酶如何影响某些细胞类型并导致年龄相关疾病。许多食物因其抗氧化特性而被宣传。抗氧化剂可以对抗被称为活性氧（ROS）的化学反应分子，后者会干扰人体细胞中的脂质、蛋白质和DNA的正常功能。ROS的积累促进了年龄相关疾病（如癌症）的发展，强调了保持氧化剂/抗氧化剂平衡的重要性。在最近发表于《Blood》杂志的文章中，大阪大学及其他日本机构的研究人员描述了硒蛋白的关键抗氧化作用，以及其生产受阻对各种细胞类型和造血（即血细胞生成）的影响。
人体细胞中有25种不同的硒蛋白。这些抗氧化酶有助于将危险的ROS（如脂质过氧化物）转化为更安全的形式。脂质过氧化物的积累会影响关键细胞——造血干细胞（HSCs），这一现象在老化疾病中被观察到。
“我们观察到老化的HSCs经常表现出硒蛋白合成受损，但不清楚这如何促进细胞老化以及是否可以逆转，”该研究的共同第一作者Yumi Aoyama说，“我们假设硒蛋白是抵抗HSCs年龄相关变化的抗氧化系统的重要组成部分。”
为了验证这一假设，研究团队使用了一种基因敲除小鼠模型，导致硒蛋白生产受阻。他们随后检查了这对不同细胞类型的影响，发现敲除对HSCs和B细胞谱系免疫细胞（一种白细胞）产生负面影响，但对髓系细胞（另一类免疫细胞）几乎没有影响。
“最显著的结果是B淋巴细胞减少，意味着B细胞数量少于预期，”另一位共同第一作者Hiromi Yamazaki解释说。“HSCs还表现出自我更新能力有限。”
这些观察结果，加上这些细胞类型中衰老相关基因表达水平的增加，与年龄相关疾病中常见的现象一致。进一步研究表明，这些效应是由脂质过氧化驱动的。此外，对来自小鼠模型的细胞实验表明，硒蛋白合成受阻支持B细胞祖细胞向髓系细胞家族转变。
“我们的数据表明，当硒蛋白的保护作用丧失时，会对特定谱系产生明显影响，”该研究的资深作者Daichi Inoue说。“这些酶对于对抗衰老过程中积累的脂质过氧化物至关重要。”
研究人员还通过喂养实验研究了硒蛋白在造血过程中的机制。结果显示，饮食中的维生素E可以保护造血，并能修复受损的B细胞分化。
这项研究表明了硒蛋白的抗氧化功能及其如何确保适当的HSC自我更新和B细胞谱系免疫细胞的成熟。由于敲除小鼠表现出与正常老化小鼠相似的表型，研究结果展示了如何通过解决硒蛋白生产相关问题来帮助对抗年龄相关疾病。
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