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Nature| 未修复的 DNA 损伤会加快衰老的速度

 PaperRSS 2021-06-22

每天,我们的身体都面临着紫外线、臭氧、香烟烟雾、工业化学品和其他危害的轰击。

这种接触会导致我们体内自由基的产生,从而损害我们的 DNA 和组织。西弗吉尼亚大学研究员 Eric e. Kelley 与明尼苏达大学合作的一项新研究表明,未修复的 DNA 损伤会加速衰老。这项研究发表在《自然》杂志上。

凯利和他的团队创造了转基因小鼠,这些小鼠的造血干细胞缺少一种关键的 dna 修复蛋白质,这种未成熟的免疫细胞可以发育成白细胞。如果没有这种修复蛋白,小鼠就无法修复免疫细胞中受损的 DNA。

“当这只转基因老鼠5个月大的时候,它就像一只2岁大的老鼠,”凯利说,他是医学院生理学和药理学系的副教授和研究主任。“它具有所有的症状和身体特征。它有听力损失,骨质疏松症,肾功能不全,视力障碍,高血压,以及其他与年龄有关的问题。它过早衰老仅仅是因为它失去了修复 DNA 的能力。”

根据凯利的说法,一只正常的2岁老鼠的年龄大约相当于一个70多岁到80多岁的人。

凯利和他的同事们发现,与正常的野生型小鼠相比,转基因小鼠的免疫细胞中细胞老化、衰老、细胞损伤和氧化的标志物明显更多。但是这种损伤并不仅限于免疫系统; 改造过的小鼠还表现出肝脏和肾脏等器官中衰老、受损的细胞。

这些结果表明,未修复的 DNA 损伤可能导致整个身体过早衰老。

当我们暴露在污染物中,比如治疗癌症的辐射,能量就会转移到我们体内的水中,使水分解。这会产生高活性的分子---- 自由基---- 它们会迅速与其他分子相互作用以获得电子。当这些自由基与重要的生物分子,如蛋白质或 DNA 相互作用时,就会造成破坏,从而使生物分子无法正常工作。

一些接触污染物是不可避免的,但有几种生活方式的选择,增加接触污染,从而增加自由基在体内。吸烟、饮酒以及因职业危害而接触杀虫剂和其他化学品都会大大增加自由基。

“一支香烟每口烟的自由基含量超过10到16分之一,仅仅来自燃烧后的碳材料,”凯利说。

除了污染物暴露所产生的自由基,人体在将食物转化为能量的过程中不断产生自由基,这个过程被称为氧化磷酸化。

凯利说: “我们的线粒体中有机制为我们清除自由基,但是如果它们变得不堪重负——如果我们营养过剩,如果我们吃太多垃圾食品,如果我们吸烟——防御机制绝对跟不上。”。

随着身体年龄的增长,自由基形成所造成的损害会大于抗氧化剂的防御作用。最终,两者之间的平衡倾向于氧化剂方面,损伤开始胜过修复。如果我们暴露在更多的污染物中,积累更多的自由基,这种平衡将更快地被打破,导致过早衰老。

在西弗吉尼亚州,由于自由基损伤导致的过早老化问题尤为重要。该州有全国最高比例的肥胖公民,吸烟者和从事高污染职业的工人比例很高。

“我来自阿巴拉契亚山脉,”凯利说。“你知道,我会去参加一些老房子里的葬礼——就像是客厅里放着棺材的那种——我会看着那里的人,他们大概39或42岁,看起来像是80岁,因为他们的职业和营养状况。”

许多西弗吉尼亚人也有并发症,如糖尿病、心血管疾病加重、中风和肾脏问题,这使情况进一步复杂化。

虽然有一些叫做感受剂的药物可以帮助延缓衰老过程,但凯利认为最好的办法是通过改变生活方式来防止过早衰老。他说,通过预防措施来延缓衰老过程可以改善每一种共病的结果,并为人们的生活增加更多的健康年限。

“对寿命的影响较小,对健康的影响更大,”他说。“如果你能让人们获得更好的医疗保健,更好的教育,更简单的方式让他们参与到更健康的饮食和更健康的生活方式中,那么你就能改善西弗吉尼亚州人口的整体经济负担,并且在各方面都有一个更好的结果。”

Matthew J. Yousefzadeh, Rafael R. Flores, Yi Zhu, Zoe C. Schmiechen, Robert W. Brooks, Christy E. Trussoni, Yuxiang Cui, Luise Angelini, Kyoo-A Lee, Sara J. McGowan, Adam L. Burrack, Dong Wang, Qing Dong, Aiping Lu, Tokio Sano, Ryan D. O’Kelly, Collin A. McGuckian, Jonathan I. Kato, Michael P. Bank, Erin A. Wade, Smitha P. S. Pillai, Jenna Klug, Warren C. Ladiges, Christin E. Burd, Sara E. Lewis, Nicholas F. LaRusso, Nam V. Vo, Yinsheng Wang, Eric E. Kelley, Johnny Huard, Ingunn M. Stromnes, Paul D. Robbins, Laura J. Niedernhofer. An aged immune system drives senescence and ageing of solid organsNature, 2021; 594 (7861): 100 DOI: 10.1038/s41586-021-03547-7

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