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科学家逆转小鼠模型中与衰老相关的皮肤皱纹和脱发

2021-03-31 19:46:13 来源:

皱纹的皮肤和脱发是衰老的标志。如果可以逆转该怎么办?

Keshav Singh博士及其同事在阿拉巴马大学伯明翰分校开发的小鼠模型中做到了这一点。当诱发导致线粒体功能障碍的突变时,小鼠会在几周内出现皱纹的皮肤和大量可见的脱发。通过关闭负责线粒体功能障碍的基因来恢复线粒体功能时,小鼠会恢复到光滑的皮肤和浓密的皮毛,这与同龄的健康小鼠没有区别。

“据我们所知,这种观察是前所未有的,” UAB医学院遗传学教授辛格说。

重要的是,这种突变是在影响线粒体功能的核基因中进行的,线粒体是被称为细胞强力的微小细胞器。细胞中的许多线粒体产生了90%的细胞生存所需的化学能。

在人类中,线粒体功能在衰老过程中会下降,而线粒体功能障碍会引发与年龄有关的疾病。线粒体中DNA的消耗也与人类线粒体疾病,心血管疾病,糖尿病,年龄相关的神经系统疾病和癌症有关。

辛格说:“这种小鼠模型应该为预防和治疗药物开发策略的开发提供前所未有的机会,以增强线粒体功能,从而治疗与衰老相关的皮肤和毛发病理以及其他线粒体功能障碍所致的人类疾病发挥重要作用。”

当将抗生素多西环素添加到食物或饮用水中时,会诱发小鼠模型中的突变。这会导致线粒体DNA耗竭,因为复制DNA的酶失去活性。

在四个星期内,老鼠表现出白发,头发密度降低,脱发,动作缓慢和嗜睡,这种变化使人联想到自然衰老。诱发突变后四到八周,皮肤出现皱纹,女性的皱纹比男性严重。

戏剧性地,这种脱发和皮肤皱纹可以通过关闭突变来逆转。下图显示了强力霉素诱导两个月后的脱发和皮肤皱纹,强力霉素停止后一个月后的同一只小鼠,恢复了缺失的线粒体DNA。

诱导突变后,其他器官几乎看不到变化,这表明线粒体在皮肤中的作用比其他组织重要。

皱纹的皮肤显示出与内在和外在衰老相似的变化-内在衰老是衰老的自然过程,外在衰老是影响衰老的外部因素的影响,例如因过度阳光或长时间的皮肤皱纹长期吸烟。

在细节中,诱导突变小鼠的皮肤显示出增加的皮肤细胞数量,外层异常增厚,毛囊功能失调和炎症增加,这似乎是皮肤病理学的原因。这些类似于人类皮肤的外在衰老。线粒体DNA耗竭的小鼠也显示出细胞中四种衰老相关标记的表达发生了变化,类似于内在衰老。

皮肤还显示出基质金属蛋白酶及其组织特异性抑制剂之间的平衡受到破坏-两者之间的平衡对于维持皮肤中的胶原蛋白纤维以防止皱纹是必不可少的。

诱导突变小鼠的线粒体具有降低的线粒体DNA含量,改变的线粒体基因表达,以及参与氧化磷酸化的线粒体中大型复合物的不稳定性。

突变的逆转恢复了线粒体功能以及皮肤和头发的病理。这表明线粒体是皮肤衰老和脱发的可逆调节剂,辛格称这一现象“令人惊讶”。

辛格说:“这表明线粒体至细胞核串扰的表观遗传机制必须在正常皮肤和头发表型的恢复中发挥重要作用。” “需要进一步的实验来确定其他器官的表型变化是否也可以通过恢复线粒体DNA而逆转至野生型水平。”

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