我们什么时候开始衰老?Blood:生命早期就开始了

2022
06/19

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在未来或许可以抹去细胞对新陈代谢和生长活动的记忆,从而改善衰老过程。

导读:在一生中,血液不断由造血干细胞补充。然而,这些细胞在老年时会失去功能。FLI研究所的研究人员现在发现了一种基因机制,该机制负责造血干细胞的衰老。基因Igf2bp2在年轻人中对于这些细胞的完整功能非常重要,因为它激活了它们的生长和代谢。然而,当基因缺失时,与衰老相关的干细胞功能丧失却出奇地减弱了。造血干细胞的最终衰老显然已经被其基因驱动的青年生长预编程。

我们什么时候开始衰老?一段时间以来,科学家们一直在猜测这一点。衰老是否已经在生命早期开始,或者这一过程是否甚至在胚胎中开始?对蠕虫的初步研究表明,某些生长基因的缺失会减缓它们的发育但也会延缓它们的衰老。这种联系在哺乳动物中是否也存在之前还不清楚,因此在目前的研究中,对小鼠造血干细胞进行了更详细的研究,目前已经发表在《Blood》杂志上。

https://ashpublications.org/blood/article/139/17/2653/484215/Age-dependent-effects-of-Igf2bp2-on-gene

生长因子Igf2bp2控制生命早期造血干细胞的功能

研究人员已经能够证明,在小鼠中,生长因子Igf2bp2通过激活干细胞代谢和生长来控制青年期的造血干细胞功能。FLI的研究小组负责人、FSU Jena的分子医学教授K. Lenhard Rudolph教授解释说:“之后,该基因沉默并失去功能,在高龄的干细胞中几乎没有表现出任何活性。令人惊讶的是该基因发生突变的小鼠在生命后期表现出与年龄相关的造血干细胞功能丧失的减少,即使该基因不再活跃。这表明生命早期的Igf2bp2基因功能导致了干细胞的衰老。”

骨髓中的造血干细胞可持续确保终生为血液系统提供新细胞,并确保在应激条件下(如感染、炎症或出血)可立即启动所需血细胞的生成。代谢和生长信号的活性对干细胞功能的发展起决定性作用。然而,随着生物体老化,代谢活性增加也会导致造血干细胞的功能耗竭。造血干细胞在胚胎发育或青春期的代谢和分裂活性是否已经预先决定了细胞的后期衰老,以前没有报道过,因此是目前研究的主题。

造血干细胞衰老可能在细胞的发育记忆中被预编程

目前研究的实验发现表明,幼年小鼠生长和代谢的激活预先编程了造血干细胞随后的功能丧失,并将这刻在细胞的记忆中。Igf2bp2基因在年轻时驱动生长和代谢活性,但这些活性导致晚年年龄相关的造血干细胞功能丧失。

"研究结果表明,一定的生长和代谢活动是我们的造血干细胞不受干扰发育所必需的。然而,这两个过程同时将自己刻入我们的细胞作为一种记忆,然后导致生命后期造血干细胞的功能丧失,”Rudolph教授假定。“这种细胞记忆背后的机制原理在很大程度上仍是未知的。但如果我们能够充分理解它,就可以开发出新的疗法来改善老年健康。”

研究小组专门研究单细胞水平的基因,利用这一专业知识,科学家们能够鉴定出一种新的造血干细胞亚群,在青少年小鼠中表现出特别强的Igf2bp2依赖的代谢和生长活性。

研究人员推测:“Igf2bp2基因在年轻时的活跃期会引发造血干细胞的一种记忆,然后导致晚年血液系统功能障碍。”该研究的第一作者Miaomiao Suo博士认为,遗传信息的化学变化,或表观遗传因素,在这里可能是显著的。

“我们衰老是因为我们成长。我们不能绕过去。但在未来或许可以抹去细胞对新陈代谢和生长活动的记忆,从而改善衰老过程,”Rudolph教授总结道。

参考资料:

https://phys.org/news/2022-06-preprogrammed-aging-gene-controlled-growth-youth.html

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关键词:
造血干细胞,基因,代谢,衰老,生长,记忆,机制

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