人瑞的條件,用長壽基因做緩衝壓力保護大腦幹細胞

作者 | 發布日期 2021 年 03 月 27 日 0:51 | 分類 生物科技 , 醫療科技 Telegram share ! follow us in feedly
人瑞的條件,用長壽基因做緩衝壓力保護大腦幹細胞


美國威爾康乃爾醫學院(Weill Cornell Medicine)研究團隊一篇新研究顯示,與異常長壽有關的基因可以保護幹細胞免受有害壓力影響。

先前研究已發現壽命超過 100 歲的人往往都有共同基因 Forkhead box protein O3(FOXO3),促使美國威爾康乃爾醫學院病理學和檢驗醫學所教授 Jihye Paik 團隊更深入研究 FOXO3 基因如何隨著年紀增長協助維持大腦健康。

2018 年,Jihye Paik 團隊發現大腦缺乏 FOXO3 基因的小鼠無法排解壓力狀態,最終導致腦細胞走向死亡。

最近團隊於《自然通訊》(Nature Communications)發表新研究,指出為了保持大腦細胞再生能力,FOXO3 基因會阻止幹細胞分裂直到環境適合新細胞生存。

Paik 博士說道:「幹細胞會製造新的腦細胞,對成人時期的學習和記憶能力至關重要。如果幹細胞分裂失去控制,他們將被耗盡。而 FOXO3 基因會盡忠職守地阻止幹細胞分裂,直到環境中的壓力被解除。」

發炎、接觸輻射或缺乏營養等情況都會對大腦造成壓力,當過多氧化物累積在體內時,大腦幹細胞便會曝露在有害氧化壓力中,而 Paik 博士特別針對此情況進行研究。

研究人員發現,氧化壓力可以直接修飾 FOXO3 蛋白,將 FOXO3 蛋白送到幹細胞細胞核中,接著啟動壓力反應基因。該反應啟動後,會開始消耗營養物質腺苷甲硫胺酸(s-adenosylmethionine,SAM),SAM 接著協助核纖層蛋白(lamin)在幹細胞的細胞核形成包圍 DNA 的保護膜。如果沒有 SAM,核纖層蛋白便無法形成堅固壁壘,而且會讓 DNA 流出細胞核。

細胞會將 DNA 滲漏誤認成是病毒感染,啟動免疫反應,此反應即為第一型干擾素(type-I interferon)免疫反應,導致幹細胞進入休眠狀態,同時停止製造新的神經元。

Paik 博士解釋,這個反應對幹細胞來說非常好,因為當下外界環境並不適合新生神經元生長,如果新細胞在如此具有壓力的情況下生長,很可能無法存活。因此對幹細胞而言,保持休眠狀態並等到壓力消失後再製造新的神經元是較好選擇。

本研究有助於解釋為何特定形態的 FOXO3 基因和特別長壽又健康的生命有關,因為它幫助那些人更妥善儲存大腦幹細胞。這或許也能同時解釋為何規律運動可以強化 FOXO3 基因,並且有助於保持精神良好。然而 Paik 博士也提醒,現階段要這項資訊成為治療大腦疾病的新療法還言之過早。

它也可能是把兩面刃,因為過度反應的 FOXO3 具有強大傷害力。為了更了解過程演進,研究團隊會繼續研究 FOXO3 的調節機制,以及短暫啟動或停止此反應是否對健康有益。

(首圖來源:Weill Cornell Medicine