《GeroScience》:Lifespan and reproductive aging in captive Northern tree shrews (Tupaia belangeri)
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树鼩是起源于东南亚的小型哺乳动物,与灵长类亲缘关系密切。在形态学和生理学的若干方面,树鼩较啮齿类更接近人类。例如,其视觉系统的发育与人类相似,使其成为临床前研究(pre-clinical research)的理想模型物种。尽管树鼩已被用于研究超过50年,但对其
树鼩是起源于东南亚的小型哺乳动物,与灵长类亲缘关系密切。在形态学和生理学的若干方面,树鼩较啮齿类更接近人类。例如,其视觉系统的发育与人类相似,使其成为临床前研究(pre-clinical research)的理想模型物种。尽管树鼩已被用于研究超过50年,但对其基础种群统计学所知甚少。目前尚无详细的树鼩寿命研究,且雌性和雄性是否经历相似的衰老仍不清楚。鉴于树鼩在研究中的使用增加,需要该信息以确保适当选择年龄组。在此,研究人员利用阿拉巴马大学伯明翰分校(University of Alabama at Birmingham, UAB)现有的T. belangeri(北树鼩)繁育群体记录,探究年龄如何影响个体繁殖成功,并检查寿命的性别差异。研究人员发现,在UAB繁育群体中,T. belangeri雄性的中位寿命(median lifespan)较雌性增加,但未检测到最大寿命(maximum lifespan;90%存活)和死亡率(mortality)的差异。此外,总体上几乎没有繁殖衰老(reproductive aging)证据,但具有两个较老亲本会略微降低繁殖产出(reproductive output)。
研究背景方面,树鼩为原产于东南亚的小型树栖哺乳动物,隶属攀鼩目(Scandentia),与灵长类和皮翼目亲缘关系最近。其系统发育位置使其在遗传和生理上与灵长类及人类具有较高相似性,例如脑体比大于小鼠和大鼠,新皮层发育较啮齿类更接近灵长类;其寿命可达9—12年,繁殖周期约6个月,常为单配并形成小家庭单位。上述特征使树鼩成为生物医学和临床前研究的候选模型,尤其用于啮齿类模型难以匹配人类生物学的疾病,如肝炎和获得性免疫缺陷综合征(acquired immunodeficiency syndrome, AIDS);其视觉和感觉加工系统也类似灵长类,可用于记忆和学习研究,神经科学家利用T. belangeri研究神经退行性疾病及认知和信息加工随年龄的变化,药理学测试中也显示其药物靶点较啮齿类更接近人类。PubMed检索显示“tree shrews”条目从2000年的25增至2025年的58,提示其使用增加。然而,尽管树鼩已用于研究50余年,圈养T. belangeri的寿命和衰老综合资料仍缺失,尚无详细寿命研究,雌雄是否相似衰老不清楚;哺乳动物通常雌性寿命较长,但存在例外,且受基因型与环境强烈影响;衰老又是许多疾病的重要风险因素,因此需要在研究设计和解释中考虑性别与年龄差异。基于此,研究人员利用UAB Tree Shrew Core维持40余年的北树鼩繁育群体记录,建立T. belangeri寿命和繁殖衰老的基线信息,检查寿命性别差异以及年龄对繁殖成功的影响。研究得出,在该繁育群体中雄性中位寿命较雌性增加,但90%存活的最大寿命和死亡率无性别差异;总体上繁殖衰老证据很少,但双亲均较老会略微降低繁殖产出。该研究为T. belangeri提供了首个系统的寿命、种群衰老和繁殖衰老研究基线,对模型动物年龄组选择、性别纳入和研究设计具有重要意义,同时提示群体管理实践会影响寿命、死亡率和繁殖估计。
方法方面,作者利用UAB Tree Shrew Core的北树鼩繁育群体记录,创始动物来自泰国;生存数据来自笼卡,包含出生日期、性别、亲缘关系、死亡日期及已知死因,并转录为电子表格,动物分为存活、安乐死、自然死亡、未知及右删失;寿命按出生至死亡或末次观察日期计算。繁殖数据来自手写繁育记录,包含配对ID、引入和分开日期、出生日期及存活仔数,亲本年龄按年分类。分析使用R,采用Kaplan–Meier生存曲线、log-rank检验、Gompertz模型以及线性模型、泊松回归和β回归。最终生存分析纳入969只动物(533雌、436雄),繁殖分析涉及927次配对及697次产活仔配对。
结果小标题1:圈养T. belangeri雄性寿命增加,但两性死亡率无差异(Captive T. belangeri show increased lifespan in males, but no differences in mortality rate between the sexes)。通过整理969只动物记录,发现性比偏雌(p = 0.001833);存活和右删失组性比与50%雌、50%雄无显著差异(p > 0.05),但安乐死组和自然死亡组雌性多于预期(p = 0.04959和p = 0.01219);出生和死亡日期分布无性别差异(Wilcoxon秩和检验,p > 0.05)。在已知死亡日期动物中,雌性平均寿命900天、雄性975天,无显著差异(p > 0.05);安乐死动物死亡时较自然死亡动物年轻(804天对1337天,p = 8.825e?16)。仅分析自然死亡动物时,雌性平均1208天、雄性1523天,中位1211天对1622天,差异显著(p = 0.00456)。对6月龄以上性成熟动物构建Kaplan–Meier曲线,50%雌性存活至7岁、50%雄性存活至7.5岁,两性生存曲线显著不同(log-rank检验,p = 0.009);但90%存活的最大寿命无性别差异(Fisher精确检验,p = 0.1024)。Gompertz模型显示雌性初始危险参数为?4.1,形状参数显著,提示死亡风险随年龄增加(Wald检验,p = 3.866463e?12);雄性并未显著改变率参数或形状参数(p > 0.05)。因此,在该圈养群体中雄性中位寿命约长6个月,但最大寿命和死亡率无性别差异,死亡风险低且随年龄增加。
结果小标题2:圈养T. belangeri几乎没有繁殖衰老迹象(Captive T. belangeri show few signs of reproductive aging)。通过分析927次可计算亲本年龄和产仔时间的配对,其中228次无记录后代;这些失败配对与有活仔配对相比,产仔时间中位均为48天,亲本年龄相近(母本2.105年对2.184年;父本2.385年对2.456年),无显著差异(Wilcoxon秩和检验,p > 0.05),说明失败配对与老龄无关。697次产活仔配对平均产仔时间56.23天(中位48天),与文献报道41—45天妊娠期相符。Kruskal–Wallis秩和检验显示,母本年龄显著影响产仔时间、出生仔数、存活仔数和仔存活率(p ≤ 0.02665);父本年龄对出生仔数、存活仔数及产仔时间有显著差异(p ≤ 0.01547)。但线性模型未检出亲本年龄与产仔时间及出生仔数的显著关系(p > 0.05),每窝通常2—3仔。存活仔数和仔存活率受母本与父本年龄交互影响(p = 0.0087和p = 0.031537);年轻雌性与较老雄性配对趋于增加仔存活,而4岁以上雌性与较老雄性配对降低存活仔数,提示一方有经验可能有益,但双方均老时效果减弱。含二次年龄项的模型仅略优于线性模型(AIC = 2228.964对2231.626),差异小,需更多数据区分。总体而言,该群体繁殖衰老效应小,老龄配对未见产仔时间延长,双亲均较老仅略微降低繁殖产出。
讨论部分总结:该研究基于UAB Tree Shrew Core繁育记录发现,排除婴儿死亡后,雄性中位寿命7.5年,雌性7年;最大寿命(90%存活)和死亡率无性别差异。雄性中位寿命较高与许多哺乳动物雌性长寿的常见模式相反;繁殖成功随年龄变化很小,提示圈养T. belangeri繁殖衰老有限。作者认为这是首个系统研究T. belangeri寿命、种群衰老和繁殖衰老的工作。文献中T. belangeri寿命报告不一,有超过10年、6—8年甚至4年者;UAB记录中最老雄性14.2岁、最老雌性10.3岁,但自然死亡动物平均寿命3.7年,当前存活动物平均约2.6年;自然死亡可在各年龄发生,而6岁及以上85只动物中53只被安乐死、25只自然死亡,安乐死常因兽医发现健康问题或繁殖失败移出群体,说明典型寿命3—4年反映生理遗传及群体管理。作者建议其他树鼩群体考虑管理差异对寿命、死亡率和繁殖估计的影响。局限包括:尽管样本量较大,但6岁以上自然死亡仅25例,8岁以上动物生存模型置信度低,可能因此未检出最大寿命性别差异;死亡率分析老年龄数据少,未来可能检出雄性初始死亡率降低;两性中位寿命均超过7岁,可能解释年龄对繁殖成功影响较小,繁殖衰老可能在生命后期加速;需更多种群统计学数据。已有脑衰老研究对“年轻”和“老”定义不一,年轻可达3岁、老为4—7岁,另有研究将43个月以上(3.6年)归为衰老,提示需要基于性别特异性种群统计学选择年龄组、纳入雌雄并保证样本量。Gu等研究微生物组未发现性别差异但多样性随年龄增加;Klein等研究淀粉样变和肾病未发现性别差异,但未报告死因,无法构建独立生存曲线;Sun等研究端粒长度和端粒酶活性未检验性别差异,说明性别特异性衰老研究仍少。
研究结论(原文结论翻译):在这项圈养T. belangeri种群研究中,研究人员发现一些生存性别差异证据,尤其是雄性中位寿命较雌性增加,且年龄对繁殖成功影响很小。然而,结论受限于超过估计中位寿命的动物数量较少,这至少部分由群体管理造成。需要进一步研究这些发现是否代表其他北树鼩种群(圈养或野生)。该研究结果及现有文献综述强调,需要额外研究刻画T. belangeri种群衰老的基本参数,以支持其作为模型系统日益增长的使用,特别是用于阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease)和肌少症(sarcopenia)等年龄相关疾病研究。因此,尽管T. belangeri无疑是很有前景的模型系统,目前仍缺乏最佳研究设计所需的人口学衰老信息;该研究数据开始填补这一知识空白,并促进T. belangeri进一步用于衰老研究。