長皺紋、掉發?Nature子刊證實:逆轉皮膚衰老的關鍵在線粒體
圖片來源:Pixabay
7月20日,《Cell Death & Disease》期刊發表了這一篇題為「Reversing wrinkled skin and hair loss in mice by restoring mitochondrial function」的文章。由阿拉巴馬大學伯明翰分校(UAB)醫學院的遺傳學教授Keshav Singh帶領的團隊發現,引發這一奇妙「現象」的突變發生在核基因中,關聯著線粒體功能。
線粒體功能障礙引發衰老
線粒體是維持細胞能量供給、有氧呼吸的主要場所。伴隨著衰老,線粒體功能也會逐漸衰退。更要命的是,線粒體功能障礙容易引發一系列年齡相關性疾病,例如心血管疾病、糖尿病、年齡相關性神經疾病和癌症等。
在這項研究中,Keshav Singh以小鼠為模型,利用抗生素強力黴素(doxycycline)誘導與線粒體功能障礙有關的突變,引發線粒體DNA缺失。
結果發現,當食用添加有強力黴素的食物或者飲用水4周內,這些小鼠的頭髮會變白、掉發、行動遲緩、無精打采,這些變化類似於自然衰老。4-8周內,小鼠的皮膚開始起皺,而且雌鼠比雄鼠更嚴重。
突變被誘導後,其他器官的變化很少。這意味著,與其他組織相比,線粒體在皮膚中的作用更為重要。
中間小鼠:在線粒體DNA缺失幾周內,小鼠皮膚會起皺,以及大面積的毛髮脫落;右圖小鼠:當關閉這一突變基因恢複線粒體功能之後,衰老小鼠會「重返年輕」——重獲光滑的皮膚和厚厚的皮毛,且與同齡的健康小鼠沒有區別;左圖小鼠:正常對照。圖片來源:UAB
逆轉衰老
戲劇性的是,這種脫髮、長皺紋現象可以通過關閉突變進行逆轉!在停止使用強力黴素一個月後,這些已有衰老癥狀的小鼠會「重返年輕」,丟失的線粒體DNA會恢復。
突變小鼠的皮膚會出現大量的皮膚細胞,且外層異常增厚、毛囊功能障礙以及炎症增加。這些病理變化類似於人類皮膚的外在老化(extrinsic aging,通常由日晒、長期吸煙等外因導致)。
同時,線粒體DNA缺失也會導致突變小鼠體內4種與衰老相關標記物的表達水平發生改變,類似於內在衰老(intrinsic aging,自然的衰老過程)。
小結
皮膚為什麼會變皺?研究表明,皮膚中的基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase enzymes)和組織特異性抑製劑之間的平衡被破壞——這兩者平衡對於保持皮膚中的膠原纖維、防止起皺是必要的。
由抗生素誘導的這一突變會降低線粒體DNA水平,改變線粒體基因表達,並讓線粒體中參與氧化磷酸化的複合體不穩定。
同時,逆轉突變可以恢複線粒體功能,進而恢復皮膚、毛髮。這表明,線粒體是皮膚衰老和脫髮的可逆性調節因子。
責編:風鈴
參考資料:
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