科學(xué)家曾經(jīng)認(rèn)為神經(jīng)元或心臟細(xì)胞是身體中最古老的細(xì)胞。現(xiàn)在，薩克研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)老鼠的大腦，
肝臟和胰腺含有非常長(zhǎng)壽的細(xì)胞和蛋白質(zhì)——有些和神經(jīng)元一樣古老。結(jié)果顯示，“年齡鑲嵌現(xiàn)象”于2019年6月6日發(fā)表在《細(xì)胞代謝》雜志上。該團(tuán)隊(duì)的方法幾乎可以應(yīng)用于身體的任何組織，以提供關(guān)于非分裂細(xì)胞終身功能以及細(xì)胞如何失控的寶貴信息。衰老過(guò)程中蛋白質(zhì)和重要細(xì)胞結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和完整性。
資深作者、教授Salk副總裁兼首席科學(xué)官馬丁海澤(Martin Hetzer)說(shuō)：“我們驚訝地發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞結(jié)構(gòu)基本上和它們所生活的有機(jī)體一樣古老?！斑@表明細(xì)胞的復(fù)雜性比我們之前想象的要大得多，思考大腦、心臟和胰腺等器官衰老的影響對(duì)我們來(lái)說(shuō)很有吸引力?！?
大腦中的大多數(shù)神經(jīng)元在成年后不會(huì)分裂，因此它們會(huì)經(jīng)歷長(zhǎng)壽和與年齡相關(guān)的衰退。然而，很大程度上由于技術(shù)限制，很難確定腦外細(xì)胞的壽命。
“生物學(xué)家曾問(wèn)——生物體內(nèi)的細(xì)胞有多大？人們普遍認(rèn)為神經(jīng)元是古老的，而身體中的其他細(xì)胞相對(duì)年輕，將在整個(gè)生物體的一生中再生，”Rafael Arrojo e Drigo說(shuō)，他是Salk的第一作者和員工科學(xué)家?！拔覀冮_(kāi)始研究某些器官是否有可能像大腦中的神經(jīng)元一樣長(zhǎng)壽。”
因?yàn)檠芯咳藛T知道大多數(shù)神經(jīng)元在一生中不會(huì)被替換，所以他們用它們作為“年齡基線”來(lái)比較其他未分裂的細(xì)胞。該團(tuán)隊(duì)將電子同位素標(biāo)記與混合成像方法(MIMS-電磁)相結(jié)合，對(duì)年輕和年老嚙齒動(dòng)物模型的大腦、胰腺和肝臟中細(xì)胞和蛋白質(zhì)的年齡和周轉(zhuǎn)進(jìn)行可視化和量化。
為了測(cè)試他們的方法，科學(xué)家首先確定了神經(jīng)元的年齡，并發(fā)現(xiàn)——正如懷疑的那樣——它們和生物體一樣古老。然而，令人驚訝的是，排列血管的細(xì)胞，叫做內(nèi)皮細(xì)胞，和神經(jīng)元一樣古老。這意味著一些非神經(jīng)元細(xì)胞在整個(gè)生命周期中不會(huì)自我復(fù)制或替代。
胰腺是負(fù)責(zé)維持血糖水平和分泌消化酶的器官，它還顯示不同年齡的細(xì)胞。胰腺的一小部分被稱(chēng)為朗格漢斯島，研究人員認(rèn)為這是一個(gè)年輕和年老細(xì)胞相互關(guān)聯(lián)的問(wèn)題。一些釋放胰島素的細(xì)胞在整個(gè)生命周期中都在復(fù)制，并且相對(duì)年輕，而一些細(xì)胞不分裂，壽命也不長(zhǎng)，類(lèi)似于神經(jīng)元。另一種叫做細(xì)胞的細(xì)胞根本沒(méi)有分裂。這是胰腺年齡鑲嵌現(xiàn)象的一個(gè)顯著例子，即以長(zhǎng)壽為特征的同一細(xì)胞群。
先前的研究表明，肝臟在成年后可以再生，因此研究人員選擇了這個(gè)器官來(lái)觀察相對(duì)年輕的肝細(xì)胞。令他們驚訝的是，發(fā)現(xiàn)健康成年小鼠的絕大多數(shù)肝細(xì)胞與動(dòng)物一樣古老，而具有血管和另一種肝細(xì)胞類(lèi)型的星狀細(xì)胞的細(xì)胞壽命要短得多。因此，出人意料的是，肝臟也表現(xiàn)出年齡鑲嵌現(xiàn)象，這預(yù)示著研究這一器官再生的潛在新途徑。
在分子尺度上，觀察到的長(zhǎng)壽細(xì)胞選擇包括顯示年齡鑲嵌的蛋白質(zhì)復(fù)合物。例如，胰腺和神經(jīng)元中細(xì)胞的初級(jí)纖毛(細(xì)胞外的毛狀附屬物)包含壽命非常不同的蛋白質(zhì)區(qū)域。與之形成鮮明對(duì)比的是，肝臟中的細(xì)胞根本不含長(zhǎng)壽蛋白。
“得益于新的可視化技術(shù)，我們可以比以前更準(zhǔn)確地確定細(xì)胞及其超分子復(fù)合物的年齡。這為研究正常和疾病狀態(tài)下的所有細(xì)胞、組織和器官打開(kāi)了一扇新的大門(mén)，”加州大學(xué)圣地亞哥醫(yī)學(xué)院神經(jīng)科學(xué)杰出教授、海澤研究的共同負(fù)責(zé)人馬克埃利斯曼說(shuō)。他的實(shí)驗(yàn)室，國(guó)家顯微鏡和成像研究中心，利用多尺度和多模式顯微鏡開(kāi)發(fā)并提供了新的組織成像方法。這些方法提供了關(guān)鍵的新技術(shù)和支持技術(shù)，使這項(xiàng)研究得以實(shí)施。
Hetzer補(bǔ)充說(shuō)：“確定成年生物中細(xì)胞和亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的年齡，將為細(xì)胞維持和修復(fù)機(jī)制以及成年后累積變化對(duì)疾病健康和發(fā)展的影響提供新的見(jiàn)解。"最終目標(biāo)是利用這些機(jī)制來(lái)預(yù)防或延緩器官衰老."
接下來(lái)，作者計(jì)劃破譯核酸和脂質(zhì)之間的生命差異。他們還想知道年齡馬賽克與健康和疾病的關(guān)系(比如二型糖尿病)。
其他作者包括薩爾克的斯瓦蒂泰亞吉；圣地亞哥加州大學(xué)的瓦達(dá)列夫-拉姆、蘭揚(yáng)拉瑪錢(qián)德拉、托馬斯迪林克、埃里克布松和塞巴斯蒂安潘；加州理工學(xué)院維多利亞孤兒；還有布里格姆婦女醫(yī)院的克勞德萊赫內(nèi)。
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