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改变表观遗传可以延长寿命

更新时间:2017-09-20 01:54:26 | fx_a461d269

  早在几十年前,科学家就提出减少卡路里摄入(通常被称为热量限制)可以大大延长某些物种的寿命。

  热量限制能够延长寿命,这一特性已经在多种物种,如酵母、线虫、果蝇和啮齿类动物等中,经过研究证明是有效的。只有少数经过遗传改变的物种对热量限制没有反应。

  先前的研究提示,特别是那些关于非灵长类动物的数据,强烈地提示减少热量摄入可能是一种控制衰老速度和(或)延长人类寿命的机制。

  然而,尽管有许多研究,但是研究人员一直无法准确解释这其中的缘由。

  年龄表观遗传学漂移影响寿命长短

  近日,刘易斯-卡茨医学院(LKSOM)的研究人员在热量限制延长寿命机制方面取得重大突破。研究结果于9月14日在线发表在国际顶级期刊《Nature Communications》,首次揭示表观遗传学随年龄而变化的速度与物种的寿命相关,而热量限制减缓了这一变化进程,从而潜在的解释了热量限制对寿命的影响。

  基因序列在人的一生中保持不变(除非发生突变),那么基因组是如何应对环境改变和时间推移的呢?

  化学修饰如DNA甲基化是一种重要的调控机制,细胞通过DNA甲基化改变基因表达。在人类的不同年龄段,甲基化图谱的变化差异明显。甲基化图谱变化随着年龄的增长而发生,但是这是否与寿命长短相关还不得知。

  LKSOM 癌症研究所所长Jean-Pierre Issa博士解释说:“我们的研究表明,随着时间的推进,基因组DNA甲基化的表观遗传的发生最早出现在小鼠体内,其次是猴子,最后是人类。这些发现有助于解释为什么老鼠寿命为两三年,恒河猴大约25年,人类70或80年。”

  为了验证DNA甲基化与寿命间的相关性,研究小组进行了一组实验。首先研究人员收集三种物种(小鼠,猴子和人类)不同年龄段个体的血液,分析其血液中DNA的甲基化模式。其中小鼠的年龄跨度为几个月到三岁,猴子为几个月到30岁,人类为0到86岁(脐带血代表0岁)。然后,通过深度测序技术分析DNA甲基化的年龄相关变化指数。

  在随后的分析中,研究人员发现,随着年龄增长而甲基化程度大的区域基因表达显著下降,相反,甲基化程度小的区域基因表达增加。

  综上所述甲基化程度与寿命之间存在负相关关系。换句话说,表观遗传变化越大,发生的速度越快,物种的寿命就越短。

  是否可以改变表观遗传以延长寿命?

  Issa博士说:“我们的下一个问题是是否可以通过改变表观遗传以达到延长寿命的目的。已知增加寿命的关键因素之一是热量限制,这里的热量限制是指减少膳食卡路里摄入,同时仍然维持摄取必需营养素。为了确定可行性,研究人员将年轻小鼠的卡路里摄入量减少了40%,中年猴子减少了30%。研究人员观察到两种物种的DNA甲基化程度均显著降低,同时热量限制的老年动物的甲基化程度竟与年轻动物相当。”

  在这项新的研究中,Issa博士和他的同事们提出:通过表观遗传变化的减缓来解释热量限制是如何延长寿命的。他说:“热量限制对寿命的影响早已众所周知,但是借助先进的定量技术,我们首次揭示在寿命延长的情况下表观遗传变化速度显著减慢。”

  研究团队希望尽快确定影响甲基化图谱的其他因素,这对年龄相关疾病得预防具有重大意义。