中外学者Cell子刊:槟榔帮助恢复青春活力

【字体: 时间:2013年09月05日 来源:生物通

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  当小小的线虫年近不惑的时候(大约两周大小),就已经无法像其青年时期那样蠕动了,然而近期的一组研究人员发现通过槟榔碱能重建线虫的体壁肌肉,刺激动物神经元,令这些线虫重新恢复活动力,重绽青春。研究人员表示在哺乳动物中也能通过药物治疗,实现相同的效果。

  生物通报道:当小小的线虫年近不惑的时候(大约两周大小),就已经无法像其青年时期那样蠕动了,然而近期的一组研究人员发现通过槟榔碱能重建线虫的体壁肌肉,刺激动物神经元,令这些线虫重新恢复活动力,重绽青春。研究人员表示在哺乳动物中也能通过药物治疗,实现相同的效果。

这一研究成果公布在9月3日的Cell Metabolism杂志上,文章通讯作者为密歇根大学的许献忠副教授(Shawn Xu),其他研究人员包括华中科大生命科学与技术学院博士生张辟,刘剑峰教授等。许献忠博士早年毕业于武汉大学,现任华中科大客座教授,密歇根大学副教授(终身教授)。

这项研究指出衰老线虫的运动机能下降,其根源在于动物组织结构发生可见恶化很早之前,就已经出现的神经元功能早期变化。如果给这些线虫喂食一种在槟榔中发现的生物碱:arecoline(槟榔碱),就能恢复线虫的运动机能。

在印度和东南亚这些槟榔树生长的地区,人们常常咀嚼槟榔果,并与槟榔叶等成分配合使用作为一种兴奋剂,但是,研究显示这会导致癌症。

许献忠博士表示,“通过化合物对神经元的药理刺激,能改善衰老线虫的运动功能”,“了解神经-肌肉刺激的方式能有助于寻找治疗患者运动机能下降的新方法。如果说寄希望于咀嚼槟榔就能恢复肌肉活力,那只是玩笑,但是这项研究也确实为研发新型药物提供了依据。”

衰老是由于多个组织发生了逐步机能下降(功能性衰老),最终出现死亡的程序化进程。许博士表示,虽然许多研究已经揭示出了基因和环境如何影响寿命,但是整个机体中组织如何发生功能性衰老的机制,至今科学家们还并不清楚。

为了了解衰老动物中组织恶化对于运动功能下降的影响,这一研究组与其他研究组展开合作,分析了线虫生命周期中神经元和肌肉的功能性状态。

与其他动物一样,线虫也会出现运动机能下降,衰老的线虫运动活力远不如青年线虫,这是由于调控肌肉的运动神经元下降的原因吗,还是因为肌肉本身机能下降呢?

研究人员仔细分析了其中的过程,详细介绍了相关的变化。首先在线虫生命早期,运动神经元的功能就开始衰退,之后线虫进入“中年期”,线虫的体壁肌肉开始失去功能,控制这些肌肉的神经元出现衰退。如果利用槟榔碱刺激神经,就能恢复肌肉功能。

“通过对老化神经系统进行药理刺激,可以改善老年动物甚至哺乳动物的运动功能,”许博士说,“我们的研究不仅说明遗传模式化动物中功能性衰老的发生过程,而且也为减缓这种衰老速度提供了药理干预的可能性。”

(生物通:张迪)

原文摘要:

Functional Aging in the Nervous System Contributes to Age-Dependent Motor Activity Decline in C. elegans

Aging is characterized by a progressive decline in multiple physiological functions (i.e., functional aging). As animals age, they exhibit a gradual loss in motor activity, but the underlying mechanisms remain unclear. Here we approach this question in C. elegans by functionally characterizing its aging nervous system and muscles. We find that motor neurons exhibit a progressive functional decline, beginning in early life. Surprisingly, body-wall muscles, which were previously thought to undergo functional aging, do not manifest such a decline until mid-late life. Notably, motor neurons first develop a deficit in synaptic vesicle fusion followed by that in quantal size and vesicle docking/priming, revealing specific functional deteriorations in synaptic transmission. Pharmacological stimulation of synaptic transmission can improve motor activity in aged animals. These results uncover a critical role for the nervous system in age-dependent motor activity decline in C. elegans and provide insights into how functional aging occurs in this organism.

 

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