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Cell:肠道菌群突变可延长动物寿命?
发布:益生菌与健康网 发布时间:2020年11月04日 来源:中国益生菌网 人气值:

长寿是人类永恒的话题。阅遍世间繁华,没有人愿意轻易离开这个世界,这也催生了人类对于长寿的渴求。来自美国贝勒医学院(Baylor College of Medicine)的王萌教授及其团队发现,想要长寿,得要伺候好肠道里的菌群。这项研究今日发表在了生物学顶级期刊《细胞》上。

Cell:肠道菌群突变可延长动物寿命?

     肠道菌群是近年来生物学领域的研究热点之一。在人体中,微生物细胞的数量是人体细胞数量的近10倍!科学家们也相信,这些微生物与人体共同形成了一个“生态系统”,微生物的一举一动,影响了人体代谢的方方面面。去年,美国微生物组计划启动。科学家们也希望借助对人体微生物更深入的研究,来了解它们如何影响了人类的健康。
   
“科学界越来越清楚地认识到,人类的身体与体内数百万个微生物如何相互作用,会影响人类的认知、代谢、甚至是衰老,” 王萌教授说道:“在这项工作中,我们研究了微生物组的遗传组成是否会影响长寿。”
   
这项研究中,科学家们使用了常见的模式生物——线虫。这类生物的生命周期只有短短数周,期间它们进食、成长、繁殖、衰老、最终死亡。较短的生命周期,使得研究人员能够很快地筛选出那些活得比较久的个体,寻找背后的生物学机制。
   
这项实验的基本设计并不复杂:为了了解微生物中的那些基因可能会影响长寿,研究人员们建立了一个庞大的细菌突变库。在这个细菌突变库中,有着将近4000种不同的大肠杆菌,每一种大肠杆菌,都缺少一条特定基因。然后,研究人员们用这些大肠杆菌去喂食线虫,并统计这些线虫能活多久。那些活得较久的线虫所吞下的大肠杆菌,也许就藏有长寿的奥秘。

Cell:肠道菌群突变可延长动物寿命?

在研究人员们测试的近4000条基因中,影响长寿的基因还不少!实验发现,有29条基因会让线虫的寿命显着延长。从功能上看,这些基因的作用五花八门。它们有的影响基因转录与蛋白翻译,有的参与了代谢,有的则影响了蛋白的折叠与降解。要明确它们如何影响了寿命,研究人员决定启动下一阶段的研究。
   
先前有一些论文表明,线虫体内的IGF-1与TOR等信号通路会影响寿命。这些基因是否也会通过线虫体内的这些通路,让线虫活得更久呢?为了回答这个问题,研究人员进一步敲除了线虫体内这些通路的关键基因,然后再给它们投喂这29种带有基因突变的大肠杆菌,并观察它们的生长。实验发现,在敲除了线虫体内的关键基因后,不少大肠杆菌无法再延长线虫的生命。这些结果也暗示,大部分大肠杆菌的基因依旧需要通过已知的信号通路,来让线虫变得长寿。
   
分析发现,大肠杆菌内的hns基因突变与lon基因突变似乎并不参与到已知能延长线虫寿命的信号通路中,这表明它们可能是通过一种未知的独特机制,使线虫延年益寿。更有意思的是,这两条基因有着类似的功能——调节一种多糖colanic acid(CA)的合成。在CA的生物合成过程中,RcsA起到了关键的激活作用,而hns编码的蛋白会抑制RcsA,lon编码的蛋白更是会对RcsA进行降解。因此,研究人员推断,这两条基因突变导致了CA水平的上升,而这又进一步促进了线虫的长寿。

Cell:肠道菌群突变可延长动物寿命?

为了验证这个假设,研究人员们首先在大肠杆菌的培养基中测量了CA的水平,并确认在这两个基因突变后,大肠杆菌分泌了更多的CA。此外,研究人员在这两种大肠杆菌内,进一步敲除了RcsA基因,并发现线虫的寿命无法得到延长。这些结果强烈表明,正是CA这种多糖,延长了线虫的生命。
   
当然,更直接的方法显然是让这些线虫吃下CA,并观察它们是不是能活更久。实验发现,在与普通细菌一通喂食后,纯化的CA的确延长了线虫的生命。这一效果甚至能跨物种存在。在果蝇实验中,CA同样延长了这些动物的生命。
   
这是为什么呢?研究人员们同样在这篇论文中阐明了CA的工作机理。原来,CA能调节线粒体的活性,以及对未折叠蛋白的响应(UPR-mt)。线粒体是细胞中产生能量的关键。也许正是这些细胞“发电站”的顺畅工作,改善了细胞机能,从而影响了线虫的生命。
   
“这些结果非常有趣,也从生物学的角度让我们更好地理解了宿主与微生物之间的交流,”王萌博士评论说:“我们目前认为,线粒体是在数百万年前进入原始细胞的细菌演化而来。我们的研究表明,现代的细菌依然可以和这些细胞中的线粒体进行沟通交流。我们认为这类沟通非常重要。完全了解微生物与线粒体之间的沟通,能帮助我们从更深的层次上,理解微生物与宿主之间的关系。”

Cell:肠道菌群突变可延长动物寿命?

我们期待研究人员能为我们带来更多新的发现。或许,通过调节肠道微生物,我们有朝一日能迎来延年益寿的新方法。


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 以下是对 [Cell:肠道菌群突变可延长动物寿命?] 的评论,总共:1条评论
汤银平 汤银平  2020/11/4 1
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