線蟲(chóng)研究如何幫助解讀人類衰老的奧秘

線蟲(chóng)研究能告訴我們關(guān)于人類衰老的奧秘嗎？或許這要比我們想象之中更多，日前一項(xiàng)刊登在國(guó)際雜志Frontiers in Molecular Biosciences上的研究報(bào)告中，來(lái)自Babraham研究所的研究人員通過(guò)聯(lián)合研究在秀麗隱桿線蟲(chóng)體內(nèi)開(kāi)發(fā)出了一種公認(rèn)的代謝通量模型，同時(shí)研究者還闡明了如何利用這種模型來(lái)理解機(jī)體代謝和老化之間的關(guān)聯(lián)。

代謝能夠助力生命，其能將食物轉(zhuǎn)化為細(xì)胞各項(xiàng)過(guò)程所需要的能量，并確保有機(jī)體滿足基本基本元件的供給；更重要的是，代謝在調(diào)節(jié)機(jī)體壽命上扮演著關(guān)鍵角色，許多已知的能夠延長(zhǎng)機(jī)體壽命的基因都能通過(guò)改變細(xì)胞和組織中的能量和信號(hào)流動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的；而且在包括人類在內(nèi)的有機(jī)體中，飲食和嚴(yán)格的熱量限制對(duì)機(jī)體壽命的影響也證明了這種關(guān)系。

因?yàn)閴勖^短（2-3周）及能作為現(xiàn)成的遺傳研究工具，秀麗隱桿線蟲(chóng)常常是一種調(diào)查機(jī)體衰老的**生物模型，其擁有和人類非常相似的多種核心代謝通路和關(guān)鍵的因素，這些因素在決定線蟲(chóng)壽命上扮演著關(guān)鍵角色。研究者Janna Hastings表示，想要充分發(fā)揮線蟲(chóng)作為一種研究工具的一個(gè)主要障礙就是缺乏統(tǒng)一的模型來(lái)理解線蟲(chóng)機(jī)體的代謝模式，為了克服這個(gè)問(wèn)題，研究人員發(fā)起了一項(xiàng)全球合作，將線蟲(chóng)代謝通路的現(xiàn)有信息和互相沖突的信息協(xié)調(diào)成為一種單一的社區(qū)一致性模型進(jìn)行研究。

這項(xiàng)研究中，研究人員利用秀麗隱桿線蟲(chóng)進(jìn)行研究理解了在機(jī)體老化的正常過(guò)程中線蟲(chóng)體內(nèi)代謝的改變情況，以及利用改變代謝流的多種干預(yù)性措施如何延長(zhǎng)線蟲(chóng)的壽命和生活質(zhì)量；隨著線蟲(chóng)年齡的增長(zhǎng)，衰老線蟲(chóng)機(jī)體所表現(xiàn)的明顯的生理學(xué)改變表明其已經(jīng)喪失了中樞性的代謝能力。研究者所開(kāi)發(fā)的代謝模型對(duì)他們而言很有價(jià)值，但目前存在一個(gè)關(guān)鍵的局限性，這種模型能夠更好地反映線蟲(chóng)在成長(zhǎng)過(guò)程中所發(fā)生的一系列事件，而不僅僅是衰老階段。

研究者Olivia Casanueva說(shuō)道，我們所面對(duì)的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)就是，現(xiàn)有的模式工具是針對(duì)動(dòng)物或生長(zhǎng)過(guò)程中的細(xì)胞進(jìn)行優(yōu)化的，而這在衰老過(guò)程中或許是并不能發(fā)揮作用的。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，研究者利用來(lái)自多組學(xué)資源（轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)）中的數(shù)據(jù)對(duì)模式化工具進(jìn)行了重新優(yōu)化，同時(shí)利用該工具對(duì)線蟲(chóng)衰老過(guò)程中的機(jī)體代謝流進(jìn)行了深入研究。

圖片來(lái)源：The Babraham Institute

這種模型與理解衰老過(guò)程中發(fā)生的代謝變化的相關(guān)性在實(shí)驗(yàn)室中能通過(guò)研究衰老的線蟲(chóng)得以驗(yàn)證，隨后研究者鑒別出了多種代謝產(chǎn)物，其能會(huì)隨著線蟲(chóng)機(jī)體的老化而發(fā)生明顯改變，同時(shí)也能夠提示線蟲(chóng)在衰老過(guò)程中細(xì)胞中線粒體功能的下降。線粒體是細(xì)胞中的能量工廠，在老年人中線粒體功能的下降對(duì)于機(jī)體老化非常關(guān)鍵，而且也常與諸如阿爾茲海默病相關(guān)的年齡相關(guān)疾病的發(fā)病直接相關(guān)；研究人員想通過(guò)研究確定是否這種新型優(yōu)化的工具能夠幫助預(yù)測(cè)線粒體所產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物是否受年齡影響**。

研究者Casanueva說(shuō)道，這種模型預(yù)測(cè)相當(dāng)準(zhǔn)確，因?yàn)槠淠軌驇椭A(yù)測(cè)，作為能量產(chǎn)生的關(guān)鍵來(lái)源：草乙酸鹽(Oxaloacetate)在衰老的線蟲(chóng)中會(huì)受到限制。我們都知道，所有的代謝產(chǎn)物都能作為老化線蟲(chóng)食物來(lái)源的補(bǔ)充，而草乙酸鹽是一種能夠產(chǎn)生強(qiáng)大效應(yīng)的代謝產(chǎn)物，其能將線蟲(chóng)壽命延長(zhǎng)20%。

那么線蟲(chóng)研究又能告訴我們關(guān)于人類衰老什么奧秘呢？最后研究者Casanueva說(shuō)道，對(duì)衰老動(dòng)物模型的重新優(yōu)化代表了該領(lǐng)域的重大技術(shù)進(jìn)步，并能夠?qū)⑺ダ线^(guò)程中的代謝通量預(yù)測(cè)地更為準(zhǔn)確。通過(guò)對(duì)衰老實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行深入研究和理解，我們就可以清楚知曉人類機(jī)體中所發(fā)生的事件，這對(duì)于人類的健康老齡化至關(guān)重要。