诱导小鼠进入类似冬眠状态可延缓血液表观遗传衰老并延长健康寿命

【字体: 时间:2025年03月08日 来源:Nature Aging 17

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  为探究冬眠对衰老的影响,研究人员诱导小鼠进入类似冬眠状态(TLS),发现其可延缓衰老,意义重大。

  # 诱导小鼠进入类似冬眠状态可延缓血液表观遗传衰老并延长健康寿命:衰老机制新突破
在自然界中,许多哺乳动物在面对食物匮乏或恶劣环境时,会进入一种神奇的状态 —— 冬眠(hibernation)。在冬眠期间,它们的身体仿佛按下了 “暂停键”,代谢率大幅下降,核心体温(Tb)也显著降低,这种状态可持续数天甚至数月。人们很早就发现,冬眠似乎与长寿之间存在着某种神秘的联系,比如一些冬眠动物的寿命明显长于不冬眠的近亲。然而,由于缺乏有效的研究手段,冬眠究竟是如何影响衰老过程的,以及能否通过诱导类似的低温、低代谢状态来延缓衰老、延长健康寿命,一直是科学界亟待解开的谜团。
为了攻克这一难题,来自美国麻省理工学院怀特黑德生物医学研究所、哈佛医学院等机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Nature Aging》杂志上,为我们揭示了冬眠与衰老之间的奥秘。

研究人员主要采用了以下几种关键技术方法:首先,利用病毒载体(AAV)将特定基因导入小鼠下丘脑视前区(POA)的神经元中,通过化学遗传学技术激活这些神经元,从而诱导小鼠进入类似冬眠状态(TLS);其次,运用遥测技术监测小鼠的核心体温、代谢率等生理指标;再者,借助表观遗传时钟(epigenetic clock)分析小鼠不同组织的衰老程度;最后,通过一系列实验,如改变环境温度、控制饮食等,来探究影响衰老的具体因素。

研究结果主要分为以下几个方面:

  1. 诱导小鼠进入类似冬眠状态:研究人员发现,通过刺激下丘脑视前区的特定神经元群体,可以成功诱导非转基因实验小鼠进入 TLS。这种状态下,小鼠的核心体温、代谢率、呼吸商、活动量和食物摄入量均显著下降,且该状态可安全维持数天,在数月内可反复诱导,模拟了自然冬眠的关键特征。
  2. TLS 延缓多组织表观遗传衰老:研究人员诱导小鼠长期处于 TLS,以模拟自然冬眠模式。结果发现,TLS 可改善小鼠与年龄相关的虚弱临床指标,并以组织特异性方式延缓表观遗传衰老。其中,TLS 对血液表观遗传衰老的影响最为显著,个别小鼠的血液表观遗传衰老减缓幅度高达 76%。
  3. 长期诱导 TLS 的效果:长期诱导 TLS 对血液表观遗传年龄具有线性累积效应。经过 9 个月的 TLS 处理,小鼠的血液表观遗传年龄比对照组小鼠年轻约 3.0±0.6 个月,且 TLS 停止 3 个月后,这种延缓衰老的效果仍然持续,表明 TLS 诱导的表观遗传重塑具有持续性。此外,通过小鼠临床虚弱指数评估发现,TLS 小鼠的健康寿命得到了显著延长,在一些与衰老相关的生理功能指标上表现更优。
  4. Tb介导血液表观遗传衰老:冬眠和 TLS 伴随着多种生理变化,其中代谢率降低、长期热量限制和 Tb下降都与衰老和长寿密切相关。研究人员通过一系列实验,将这些因素的影响进行分离。结果发现,单独降低代谢率或进行热量限制,都不足以重现 TLS 对血液表观遗传衰老的减缓作用。而 Tb的下降才是 TLS 减缓血液表观遗传衰老的关键因素,且血液表观遗传衰老的速率与 Tb的下降程度呈显著正相关。

研究结论和讨论部分表明,该研究首次揭示了通过刺激特定神经元群体诱导小鼠进入 TLS,能够延缓血液表观遗传衰老并延长健康寿命。这一发现为理解冬眠和衰老之间的关系提供了新的机制性见解,有力地支持了 Tb是衰老过程重要调节因子的观点。同时,研究也指出了存在的局限性,比如实验中使用的药物可能对结果产生影响,TLS 与自然冬眠仍存在差异等。尽管如此,这项研究成果依然意义重大,为未来开发延缓衰老、延长健康寿命的干预措施提供了全新的思路和理论依据。
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