《Innovation in Aging》:When What You See Isn’t What You Get: How Environmental Cues Modify Longevity and Behavior
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本研究针对环境应激延长寿命的干预措施可能伴随行为改变的矛盾,探讨了饮食限制(DR)诱导的关键长寿基因fmo-2受食物线索调控的机制。研究发现保守的生物胺信号通路介导食物线索对fmo-2的抑制,并通过代谢反馈调控感觉知觉与决策行为。该研究揭示了环境响应反馈回路的存在,为长寿干预的多效性效应研究提供了新视角。
随着衰老科学研究的深入,科学家们发现通过轻微的环境应激干预可以延长模式生物的寿命,这些干预通常通过激活应激反应通路来促进长寿。然而,环境应激的暴露同时可能改变动物的行为和心理状态,这种伴随效应背后的机制尚不明确。目前研究多集中于长寿干预的细胞自主性机制,而环境线索如何通过非自主性方式协调机体响应,特别是对神经系统的影响,仍是亟待探索的领域。发表在《Innovation in Aging》上的这项研究,正是为了解决这一科学问题。
本研究主要采用了以下关键技术方法:利用线虫模型进行遗传学操作(包括基因敲除和过表达),通过行为学实验评估感觉知觉和决策能力,运用分子生物学技术分析基因表达调控,并采用药理学方法干预保守的生物胺信号通路。
研究结果主要包含以下发现:
环境线索调控fmo-2表达
研究人员发现,在饮食限制状态下,多种食物线索能够抑制长寿基因fmo-2的诱导表达。这一调控过程依赖于高度保守的生物胺信号通路,表明fmo-2的表达受到环境信息的精细调控。
fmo-2功能改变导致行为异常
研究观察到,与野生型(WT)对照组相比,fmo-2基因缺失或过表达的线虫均表现出感觉知觉和决策能力的改变。这表明fmo-2不仅参与寿命调控,还在神经系统功能中扮演重要角色。
行为与长寿的关联性
研究进一步发现,能够挽救fmo-2相关行为异常的实验干预,同时也能够恢复动物的部分健康和长寿表型。这提示行为改变与长寿表型之间可能存在内在联系,而非独立现象。
本研究的重要结论在于,环境线索通过保守的信号通路调控关键长寿基因fmo-2的表达,而fmo-2的功能状态又通过代谢反馈影响神经系统,改变动物的行为表现。这种环境响应-基因表达-行为反馈的回路机制,揭示了长寿干预措施可能产生的多效性效应。研究结果强调了在评估有前景的长寿干预策略时,必须全面考察其多效性影响,这对于理解衰老的整体调控网络和开发安全有效的抗衰老干预措施具有重要意义。该研究由Scott Leiser完成,第一作者单位位于美国密歇根大学安娜堡分校。