近年抑制細胞「類胰島素生長因子-1」( IGF-1)訊號路徑,被視為延長壽命的重要策略之一。多種動物研究顯示,抑制 IGF-1 訊號不僅能延長壽命,還能降低多種老化相關疾病風險。然而,近期研究顯示,這條路徑的關鍵地位可能需要重新評估。南加州大學最新發現,抑制 IGF-1 能成功延長壽命的前提,是粒線體基因體(mitochondrial genome)必須維持穩定。論文近日刊登於《Science Advances》期刊。
IGF-1 主要由肝臟經生長激素(growth hormone)刺激後分泌,同時多數組織也可局部產生,是重要的訊號分子,參與細胞生長、代謝與存活調控。過去數十年研究顯示,多種動物模型降低 IGF-1 訊號可啟動一連串長壽相關機制,如提升細胞的抗壓能力、減少氧化壓力(oxidative stress)、延緩細胞老化(cellular senescence)等。故 IGF-1 常被視為壽命調控的重要節點,甚至部分研究描述為有「壽命開關」的特性。
當粒線體出問題,一切失效
然而,粒線體狀態是否改變 IGF-1 對壽命的作用,一直是未解的問題。此研究科學家使用粒線體突變小鼠為模型,這些小鼠粒線體 DNA 複製過程容易出錯,因此快速累積突變,並呈現明顯早衰(premature aging)現象。研究員抑制小鼠 IGF-1 訊號,以評估延長壽命效果。結果顯示,小鼠壽命並未延長,且原本由 IGF-1 抑制誘發的多種長壽相關機制也明顯減弱甚至消失。這代表粒線體 DNA 不穩定時,單靠調整 IGF-1 訊號無法有效啟動長壽機制。
這項發現揭示老化並非單一路徑調控,而是涉及多個層次的生物機制,且粒線體基因體的完整性,可能位於較上游區,影響多個下游訊號網路。換句話說,當粒線體這「基礎設施」受損,即使調整 IGF-1、mTOR 或 AMPK 等經典長壽路徑,效果也可能大打折扣。此「階層關係」(hierarchy)概念有助解釋,為什麼相同抗老策略,不同個體之間會有明顯差異。
抗老策略的現實提醒
此外,此發現也是對目前常見抗老策略的正面挑戰。如熱量限制(calorie restriction)或以藥物調控 IGF-1,過去常視為有普遍效果的延緩老化方式,但實際作用可能高度依賴個體的生理狀態。故抗老策略不能只專注單一訊號調控,還必須同時兼顧粒線體 DNA 的穩定性,降低粒線體 DNA 損傷,以及提升粒線體複製與修復能力,可能才更全面有效。
整體而言,這項研究突顯粒線體 DNA 穩定性的長壽調控關鍵角色。IGF-1 仍是重要的訊號路徑,但效果仰賴更基礎的細胞條件。換言之,抗老策略的成效,不僅取決於訊號路徑調控,也與粒線體基因體的完整性密切相關。未來長壽研究的發展,可能將更重視粒線體生物學及維持基因體穩定性。
- The longevity effects of reduced IGF-1 signaling depend on the stability of the mitochondrial genome
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