Nature子刊：线粒体功能障碍引发衰老

https://www.cphi.cn 2018-07-31 11:13 来源：生物探索

长皱纹、脱发是很多人衰老的典型现象。这一表征是否可以逆转？现在，科学家们在小鼠身上验证了这一可能。他们发现，当线粒体功能受损，小鼠会在几周内皮肤起皱、大面积掉毛发。更意外的是，关闭引发功能障碍的突变可以让小鼠“重返年轻”——衰老症状得到缓解。

7月20日，《Cell Death & Disease》期刊发表了这一篇题为“Reversing wrinkled skin and hair loss in mice by restoring mitochondrial function”的文章。由阿拉巴马大学伯明翰分校（UAB）医学院的遗传学教授Keshav Singh带领的团队发现，引发这一奇妙“现象”的突变发生在核基因中，关联着线粒体功能。

线粒体功能障碍引发衰老

线粒体是维持细胞能量供给、有氧呼吸的主要场所。伴随着衰老，线粒体功能也会逐渐衰退。更要命的是，线粒体功能障碍容易引发一系列年龄相关性疾病，例如心血管疾病、糖尿病、年龄相关性神经疾病和癌症等。

在这项研究中，Keshav Singh以小鼠为模型，利用抗生素强力霉素（doxycycline）诱导与线粒体功能障碍有关的突变，引发线粒体DNA缺失。

结果发现，当食用添加有强力霉素的食物或者饮用水4周内，这些小鼠的头发会变白、掉发、行动迟缓、无精打采，这些变化类似于自然衰老。4-8周内，小鼠的皮肤开始起皱，而且雌鼠比雄鼠更严重。

突变被诱导后，其他器官的变化很少。这意味着，与其他组织相比，线粒体在皮肤中的作用更为重要。

中间小鼠：在线粒体DNA缺失几周内，小鼠皮肤会起皱，以及大面积的毛发脱落；右图小鼠：当关闭这一突变基因恢复线粒体功能之后，衰老小鼠会“重返年轻”——重获光滑的皮肤和厚厚的皮毛，且与同龄的健康小鼠没有区别；左图小鼠：正常对照。图片来源：UAB

逆转衰老

戏剧性的是，这种脱发、长皱纹现象可以通过关闭突变进行逆转！在停止使用强力霉素一个月后，这些已有衰老症状的小鼠会“重返年轻”，丢失的线粒体DNA会恢复。

突变小鼠的皮肤会出现大量的皮肤细胞，且外层异常增厚、毛囊功能障碍以及炎症增加。这些病理变化类似于人类皮肤的外在老化（extrinsic aging，通常由日晒、长期吸烟等外因导致）。

同时，线粒体DNA缺失也会导致突变小鼠体内4种与衰老相关标记物的表达水平发生改变，类似于内在衰老（intrinsic aging，自然的衰老过程）。

小结

皮肤为什么会变皱？研究表明，皮肤中的基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase enzymes）和组织特异性抑制剂之间的平衡被破坏——这两者平衡对于保持皮肤中的胶原纤维、防止起皱是必要的。