开心果、多酚、白藜芦醇,盘点近期端粒研究及延长端粒实用方法

导读

端粒是染色体末端的高度重复序列,其功能是保护染色体上的关键基因不受末端复制损伤[1]。随着DNA复制次数的增多,端粒不断缩短。当DNA复制次数到达“海夫利克极限”[2]时,细胞分裂就会停止,随后迎来衰老、死亡。

如何延长端粒、减缓衰老速度,是人类永恒的问题。生命不息,研究不止。

1997年,西班牙分子生物学家Maria Blasco首次开发出端粒酶编辑模型小鼠[3],这种技术在随后的几十年里被广泛地用于端粒研究中。现在,甚至有人通过注射编码端粒酶的基因来延长端粒,使生理年龄年轻了20岁。

除了基因疗法,近半年来的端粒研究领域还有哪些新动向呢?今天,派派就为大家盘点近期最值得关注的“端粒新闻”。

近日,遗传学和基因组学期刊Genes特刊上发表了一篇系统回顾,评估端粒长度与受孕结果之间是否存在相关性[4]。

本系统回顾纳入了22项研究,3168名参与者。结果显示,短端粒与男性生育能力的异常显著相关,端粒长度较长的男性更易自然受孕,而端粒较短与较低的怀孕率有关。

吸烟[5]、饮酒[6]等不健康的生活方式,以及糖尿病、高血压、动脉粥样硬化等慢性疾病会增加ROS(活性氧)的产生[7],并对端粒长度产生负面影响。

图注:长端粒的精卵结合更易活产,且产生的后代端粒更长、更不易患退行性疾病。Ovarian cortex:卵巢皮质;Seminiferous tubule:生精小管

此外,端粒长度不仅会影响受孕成功率,更会影响后代的端粒长度——后代的端粒长度由父母的端粒长度共同决定[8-9]。

端粒更长的胚胎具有更高的细胞分裂能力,也就更容易在子宫中顺利生长、顺利娩出成为婴儿。并且,在成年之后,像这样具有遗传性长端粒的个体,罹患退行性疾病的风险更低[4]。

嗯,就祝各位希望生育的女性同胞们,在选择孩子父亲的时候,带着显微镜级别的锐利双眼。男同胞们,我不说你们也懂,保重。祝大家早生贵子!

2023年6月1日,国际期刊Neuroscience & Biobehavioral Reviews 上发表的一篇综述,通过研究悲惨的童年经历(如被忽视、被虐待、贫穷的家庭环境)对端粒磨损后果的影响,探讨了端粒的关键结合蛋白——Shelterin蛋白在扩大端粒磨损后果、加速衰老方面的作用[10]。

Shelterin蛋白由六个亚基组成,其中,TRF1和TRF2与双链端粒结合,而POT1与端粒的单链尾部结合。Shelterin蛋白促进端粒环形成,将单链端粒末端隐藏在双链端粒内,以防止DNA损伤反应[10]。如图所示:

图注:散落的蛋白亚基失去对端粒的保护作用,转而结合到其他部位。比如图C中的RAP1亚基,可对基因“X”进行转录调控

随着时间的流逝,Shelterin蛋白亚基在端粒上的结合减少,对端粒的保护作用减弱。这些蛋白亚基散落在细胞内(如细胞质、线粒体等部位),自由地与端粒外的基因组或非基因组结合,起到与代谢功能障碍有关的生理效应。

研究表明,小鼠RAP1在端粒外位点的结合会减少肝脏中的代谢物质转录,促进代谢功能障碍[11];TIN2影响线粒体效率,影响ATP的产生[12]。这些生理效应的积累,会逐步导致机体的衰老以及各项生理机能的衰退。

图注:Shelterin 蛋白丰度(Shelterin abundance)可能直接影响与衰老和生活史相关的生理机制,例如新陈代谢和免疫功能

在研究童年逆境对衰老的影响时,研究者发现,Shelterin 蛋白可能是将早期逆境与晚年生活结果联系起来的一种中介。根据此推测,研究者提出Shelterin-telomere假说:Shelterin 蛋白将端粒磨损与一系列生理结果联系起来,应激是此过程的关键诱因。

根据这一假说,悲惨的童年经历(精神压力、食物短缺)会改变Shelterin蛋白的合成与降解水平。在这种状况下,Shelterin蛋白更多地与端粒脱离,减弱对端粒的保护作用,使端粒缩短。另外,Shelterin蛋白亚基与端粒外成分结合,引起一系列代谢功能障碍[10]。

端粒磨损加速衰老,端粒过长也对健康不利[13]。异常长的端粒会导致长端粒综合征,表现为皮肤黑色素瘤和慢性淋巴细胞白血病的高外显率。

但是,目前这种异常长端粒现象主要是由遗传因素决定的,而不是由人为延长端粒引起的。并且,适度延长端粒带来的抗衰效果是非常显著的。所以,综合来看,我们仍需探索更有效、更简便易行、更适当的延长端粒方法。

经过广泛检索与筛选,派派在近期研究中发现,多酚类物质、维生素D、DHA、开心果提取物、左旋肉碱[14]、中药八珍汤[15]、冥想等方法均可能延长端粒。现选取文献质量较高、证据较充分的延长端粒方法作详细介绍:

多酚

2023年6月2日,发表于Advances in Nutrition的综述系统阐述了多酚类物质的抗衰作用,端粒是其重要抗衰靶标[16]。体外和体内研究表明,姜黄素、槲皮素和白藜芦醇可以通过调节炎症和氧化应激来维持端粒长度[17-18]。

维生素D

近日发表于Nutrients期刊的报告显示,维生素D代谢中间体1,25(OH)2D3的血清浓度与白细胞端粒长度之间存在“倒U形曲线”关系。本研究中的1,25(OH)2D3最适血清浓度为29.7-71.8 nmol/L[19]。

在最适血清浓度下,维生素D才能发挥最优抗衰效果。所以,仅仅了解“补充维生素D可延长端粒”是不够的,我们更要根据自身的体重及代谢情况合理设计服用剂量。

DHA

DHA(二十二碳六烯酸)是一种n-3多不饱和脂肪酸,是海洋鱼油的主要成分。近期发表于国际期刊The Journal of Nutritional Biochemistry的研究论文发现,长期补充DHA可恢复端粒磨损引起的DNA损伤,修复线粒体稳态[20]。

开心果提取物AEPP

近日发表于国际期刊的论文发现,从开心果绿色果皮中提取出的物质AEPP可延长间充质干细胞端粒长度、提升端粒酶活性[21]。

另外,开心果富含槲皮素、表儿茶素、木犀草素等具有抗氧化、抗炎功效的化合物[21],对健康非常有益。

冥想

在充满精神压力的现代社会中,越来越多人通过冥想来寻找“一种超然的幸福与和平”[23]。早在2017年,一项研究就已发现,冥想训练能够显著增加端粒酶活性、增加端粒长度的平均水平[22]。

而近期发表的一篇综述更加全面地分析了正念冥想对端粒长度及端粒酶的影响[23]。结果表明,短暂的冥想并不能显著改变端粒长度,而具有多年冥想经验的个体可能具有更健康的端粒长度和端粒酶水平。

比如研究中提到,与世隔绝的僧侣和修女具有更低的死亡风险和更长的寿命,这可能与密集的冥想、更高的教育背景、更好的生活习惯有关[23]。虽然不至于为了延寿而出家,但规律的作息、节制的生活方式,以及超然物外的平和心态,都是我们普通人可以学习的地方!

图注:2023年4月23日,我们在某别墅群举办了冥想活动,大受好评

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参考文献