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


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