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天然抗衰老新突破:补骨脂酚通过DAF-16/FOXO通路激活延缓衰老并增强应激抵抗的机制研究
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年05月06日 来源:Biochemical and Biophysical Research Communications 2.5
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本研究针对衰老过程中氧化应激和分子通路调控的关键问题,探索了植物源性成分补骨脂酚(Bakuchiol)通过激活DAF-16/FOXO转录因子和胰岛素样生长因子(IIS)通路,在模式生物秀丽隐杆线虫(C. elegans)中实现38%寿命延长并增强SOD-3抗氧化活性的机制。该研究为开发天然抗衰老干预策略提供了重要理论依据。
随着全球老龄化进程加速,如何延缓衰老并维持健康寿命成为重大科学挑战。传统观点认为衰老是不可避免的生理衰退,但现代生物老年学揭示这是一个受遗传调控的动态过程,其中胰岛素/胰岛素样生长因子(IIS)通路和其下游转录因子DAF-16(哺乳动物FOXO同源物)扮演核心角色。当这条通路活性降低时,DAF-16会从细胞质转移至细胞核,激活包括超氧化物歧化酶SOD-3在内的一系列抗衰老基因。然而,如何安全有效地调控这一通路仍是未解难题。
来自积分大学的研究人员Sachin Ranjan和Salman Khan在《Biochemical and Biophysical Research Communications》发表研究,利用传统药用植物补骨脂(Psoralea corylifolia)提取物补骨脂酚(Bakuchiol),在模式生物秀丽隐杆线虫(C. elegans)中系统研究了其抗衰老机制。这项研究创新性地发现,这种结构与白藜芦醇相似的酚类单萜能以剂量依赖方式显著延长寿命,最佳浓度37.5 μM时寿命延长达38%,同时增强对氧化应激的抵抗能力。
研究采用多维度技术路线:通过遗传学方法比较野生型N2与DAF-16、SOD-3等基因突变体的表型差异;利用转基因株系TJ356(daf-16::GFP)和CF1553(sod-3::GFP)可视化关键蛋白的亚细胞定位和表达;结合寿命分析、热应激实验和活性氧(ROS)检测等生理学手段评估抗衰老效应。所有线虫品系均来自美国明尼苏达大学秀丽隐杆线虫遗传学中心(CGC),确保实验可重复性。
C. elegans培养和品系
研究使用标准Brenner培养 protocol,重点观察了携带daf-16::GFP和sod-3::GFP报告基因的转基因品系。这些品系能直观显示DAF-16核转位和SOD-3表达变化,为机制研究提供直接证据。
结果与讨论
剂量效应实验显示补骨脂酚呈现"U型"曲线特征,37.5 μM实现最大寿命延长效果(平均寿命18.22±0.011天)。在DAF-16缺失突变体中,这种延寿效应完全消失,证明其作用依赖于该转录因子。荧光显微观察证实补骨脂酚能显著促进DAF-16::GFP蛋白从胞质向核内聚集,同时激活sod-3基因表达。抗氧化实验表明,处理组的SOD-3酶活性提升2.3倍,对应着更强的氧化应激抵抗能力。值得注意的是,这种效应在无菌培养条件下依然存在,排除了肠道微生物的干扰。
结论
该研究首次阐明补骨脂酚通过保守的IIS-DAF-16信号轴发挥抗衰老作用:一方面通过抑制DAF-2(胰岛素/IGF-1受体同源物)活性,解除对DAF-16的磷酸化抑制;另一方面促进DAF-16核转位,激活包括sod-3、hsp-70在内的应激防御基因网络。这种双重调控机制不仅延长寿命,更增强机体对氧化损伤的抵抗能力。
这项研究具有多重意义:从科学角度看,揭示了植物次级代谢产物调控保守衰老通路的新机制;从转化医学角度,为开发基于天然产物的抗衰老干预策略提供了先导化合物;从方法论角度,建立了结合遗传学、分子影像和生理检测的多层次研究范式。特别值得注意的是,补骨脂酚作为传统药物成分,其安全性已有长期使用历史背书,这大大降低了临床转化风险。研究结果将传统医学智慧与现代生物老年学相结合,为健康老龄化提供了新颖且可行的解决方案。
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