分子“开关”逆转慢性炎症和衰老

首页 2020-02-18 10:25:07

当衰老、压力或环境毒素使人体免疫系统处于超负荷状态时,会导致慢性炎症,这种炎症可导致多种毁灭性的疾病,从阿尔茨海默氏症、帕金森症到糖尿病和癌症。

现在,加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的科学家们发现了一种分子“开关”,它控制着引起人体慢性炎症的免疫机制。这一发现发表在2月6日的《细胞代谢》(Cell Metabolism )杂志上,它可能会带来新的方法,以阻止甚至逆转许多与年龄有关的疾病。

加州大学伯克利分校代谢生物学、营养科学和毒理学副教授Danica Chen说:“我们实验室对理解衰老的可逆性非常感兴趣。过去,我们证明衰老的干细胞可以再生。现在,我们要问的是:衰老能在多大程度上被逆转?通过研究炎症和胰岛素抵抗等与衰老相关的退化和疾病的生理条件,我们正在努力搞清楚这一问题。”

在这项研究中,研究者发现,NLRP3炎性小体的大量免疫蛋白——负责感知对人体的潜在威胁并发起炎症反应,可以通过脱乙酰化的过程清除小分子物质来达到基本关闭。

NLRP3炎性小体的过度激活与多种慢性疾病有关,包括多发性硬化症、癌症、糖尿病和痴呆。研究结果表明,针对这种NLRP3炎性小体脱乙酰化或关闭的药物,可能有助于预防或治疗这些情况,并可能在总体上防止或治疗与年龄有关的退化。

研究者称,这种乙酰化作用可以作为一个开关。因此,当它被乙酰化时,这个炎性小体就会激活。当它去乙酰化时,炎性小体就关闭了。

通过研究小鼠和被称为巨噬细胞的免疫细胞,研究小组发现了一种名为SIRT2的蛋白质,它负责去乙酰化NLRP3炎性小体。经过基因突变而无法产生SIRT2的小鼠,在两岁时比正常小鼠表现出更多的炎症症状。这些小鼠还表现出更高的胰岛素抵抗,这种情况与2型糖尿病和代谢综合征有关。

研究小组还研究了免疫系统被辐射破坏的衰老小鼠,然后使用造血干细胞重建,该干细胞会产生去乙酰基或乙酰基化的NLRP3炎性小体。那些被给予去乙酰化或“关闭”形式的炎性小体的小鼠,在六周后改善了胰岛素抵抗,这表明关闭这种免疫机制实际上可能逆转代谢疾病的进程。

研究者称,这一发现对治疗人类重大慢性疾病具有非常重要的意义。这也是一个及时的问题,因为在过去的一年里,许多有希望的阿尔茨海默氏病试验均以失败告终。一种可能的解释是,治疗开始得太晚了,而且已经到了不可逆转的地步。因此,现在比以往任何时候都更迫切地需要了解与衰老有关疾病的可逆性,并利用这些知识来帮助开发与衰老相关疾病的药物。

这项研究的共同作者包括曾在加州大学伯克利分校进行研究的Ming He, Hou-Hsien Chiang and Hanzhi Luo;加州大学伯克利分校的ZhifangZheng, Mingdian Tan, Rika Ohkubo and Wei-Chieh Mu;哈佛医学院的Qi Qiao, Li Wang and Hao Wu以及复旦大学的Shimin Zhao。

这项研究得到了以下项目的部分资助:美国国立卫生研究院(National Institutes of Health) R01DK117481、R01DK101885、R01AG063404、R01AG 063389、DP1HD087988和R01Al124491;国家粮食和农业研究所;法国-伯克利基金会的Glenn / AFAR奖学金;the Dr. and Mrs. James C.Y. Soong Fellowship;台湾政府留学奖学金(GSSA);ITO基金会奖学金和Honjo国际奖学金。