研究:强化肌肉蛋白有碍长寿

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【大纪元2021年08月07日讯】(大纪元记者李少维编译报导)美国约翰·霍普金斯大学医学院(The Johns Hopkins University School of Medicine)的研究人员发现,生物体内一系列强化体格的基因,能够促进年轻的个体在生存竞争上具有优势,但是到了生物体衰老的阶段,这些基因却也让生物体付出很大的代价。

这份5月26日发表于《自然·通讯》(Nature Communications)期刊的研究称,大量证据显示CaMKII蛋白对提升年轻生物的力量、耐力、肌肉健康和体格起到重要作用。但是,表征CaMKII蛋白的基因同时也让生物体付出代价:它让生物体在衰老过程中更容易患病、死亡。研究提出建议,以后可以针对CaMKII蛋白开发防治与衰老相关的疾病的方法。

主要研究者之一约翰·霍普金斯大学医学院教授安德森(Mark Anderson)说,随着身体的老化,过量CaMKII蛋白的弊端更明显,与心脏组织受损、心房颤动、癌症、肺部和神经系统毛病相关。这份研究分别用小鼠和果蝇进行一系列实验,证明不仅对于脊椎动物是如此,对于非脊椎动物也是如此。

研究人员先用小鼠实验,改造了一些小鼠的基因,使它们的CaMKII蛋白抗氧化,与另一些普通小鼠对比,在小型跑步机上测试它们的运动能力。结果显示,普通小鼠比基因改造后的小鼠平均能够多跑150米,每分钟多跑5米。

研究人员再对果蝇进行实验,以它作为无脊椎动物的代表。一般情况下,无脊椎动物体内不具有氧化敏感的CaMKII蛋白,也就是说,氧化剂对普通果蝇的活动能力并不会造成影响。这份研究用CRISPR基因编辑技术编辑一些果蝇的DNA,使其产生氧化敏感的CaMKII蛋白。

研究人员把两组果蝇放在玻璃管内,观察它们爬到玻璃管顶端的速度以检测它们的活动能力。结果显示,基因改造过的果蝇平均来说爬得更高,每秒可以多爬5毫米左右。

接着,他们给这些果蝇喂食抗氧化的食物,起到抵消氧化作用的效果,再观察两组果蝇的表现。这次,两组果蝇的活动能力并无差异。

研究称这两项实验的对比说明,具有氧敏感CaMKII蛋白的确对活动能力起到了促进作用,即使对无脊椎动物也是如此。

研究人员再给这些果蝇喂食含有百草枯(paraquat)的食物。百草枯是一种除草剂,具有强氧化性,是实验室内研究代谢氧化应激反应常用的化学品。

这次的实验结果是,普通果蝇的表现和没吃这种食物之前一样,没有变化。研究人员说,这个结果正是预期看到的,因为正常果蝇体内的CaMKII蛋白并不对氧化剂敏感。

然而这次看到,基因改造的果蝇吃了这种食物后,比没吃之前每秒少爬10毫米左右,也就是说它们的活动能力变差了。

不仅如此,研究人员发现,基因改造果蝇的心脏的收缩和扩张的幅度都比普通果蝇大,心跳速度也更快。而且,这些果蝇在接触了像百草枯这类强氧化剂后,它们的心脏更容易出问题,甚至停止跳动。更惊人的是,研究人员发现基因改造后的果蝇衰老更快,寿命明显比普通果蝇短。

这份研究总结说,这项发现为治疗与衰老相关的疾病提供了一个新的标靶,也许设计一些针对表征CaMKII蛋白的基因配合治疗,效果会更好。◇

责任编辑:朱涵儒

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