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長壽基因保護腦細胞免受壓力

長壽基因保護腦細胞免受壓力
  • FOXO3 基因與長壽和人類活過 100 歲有關。 

  • 新研究發現 FOXO3 可以保護大腦幹細胞免受壓力引起的損傷,從而維持大腦的再生能力。 

本文發表在威爾康奈爾醫學新聞編輯室:

威爾康奈爾醫學研究人員的一項新研究表明,一種與人類異常長壽相關的基因可以保護腦幹細胞免受壓力的有害影響。

對壽命超過 100 歲的人類的研究表明,許多人擁有一種不尋常的基因,稱為叉頭盒蛋白 O3 (FOXO3)。 這項發現促使威爾康奈爾醫學院病理學和實驗醫學副教授 Jihye Paik 博士和她的同事們研究了這種基因如何在老化過程中促進大腦健康。

2018年,Paik博士和她的團隊發現,大腦中缺乏FOXO3基因的小鼠無法應付大腦中的壓力條件,導致腦細胞進行性死亡。 他們在 1 月 28 日發表在《自然通訊》上的新研究表明,FOXO3 通過阻止幹細胞分裂直到環境支持新細胞的生存來維持大腦的再生能力。

「幹細胞產生新的腦細胞,這對我們整個成年生活的學習和記憶至關重要,」白博士說,他也是威爾康奈爾醫學院桑德拉和愛德華邁耶癌症中心的成員。 “如果乾細胞分裂不受控制,它們就會被耗盡。FOXO3 基因似乎通過阻止幹細胞分裂直到壓力過去之後來發揮其作用。”

發炎、輻射或缺乏足夠營養等許多挑戰都會給大腦帶來壓力。 但白博士和她的同事們專門研究了當腦幹細胞暴露於氧化壓力時會發生什麼,氧化壓力是當有害類型的氧氣在體內積聚時發生的。

「我們了解到 FOXO3 蛋白會直接受到氧化壓力的修飾,」她說。 這種修飾將蛋白質發送到幹細胞的細胞核中,在那裡它打開壓力反應基因。

由此產生的壓力反應會導致一種稱為 s-腺苷甲硫氨酸 (SAM) 的營養素消耗。 這種營養素有助於幫助稱為核纖層蛋白的蛋白質在幹細胞核中的 DNA 周圍形成保護膜。

「如果沒有 SAM,核纖層蛋白就無法形成這種堅固的屏障,DNA 就會開始洩漏,」她說。

細胞將這種 DNA 誤認為是病毒感染,引發稱為 I 型乾擾素反應的免疫反應。 這會導致幹細胞進入休眠狀態並停止產生新的神經元。

「這種反應實際上對幹細胞非常有利,因為外部環境對於新生神經元來說並不理想,」白博士解釋道。 「如果在如此緊張的條件下產生新細胞,它們就會被殺死。幹細胞最好保持休眠狀態,等到壓力消失後再產生神經元。”

這項研究可能有助於解釋為什麼某些版本的 FOXO3 與超長健康的壽命有關——它們可能有助於人們保持良好的腦幹細胞儲備。 這也可能有助於解釋為什麼定期運動可以提高 FOXO3 水平,從而有助於保持思維敏銳度。 但白南準博士警告說,現在判斷這些新資訊是否可以用於開發腦部疾病的新療法還為時過早。

「這可能是一把雙面刃,」白博士解釋道。 “過度激活 FOXO3 可能非常有害。我們不想一直保持這種狀態。”

為了更好地了解所涉及的過程,她和她的同事將繼續研究 FOXO3 的調節方式以及短暫打開或關閉它是否對健康有益。

這項研究發表於 自然通訊 2021 年 1 月。



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