將近一個(gè)世紀(jì)以來,科學(xué)家們就已知諸如線蟲、蒼蠅和魚之類的冷血?jiǎng)游镌诤洵h(huán)境中都能夠存活更長時(shí)間,但是卻不知道其中的原因到底是什么.
在一項(xiàng)新的研究中,來自美國密歇根大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的研究人員鑒定出一種在寒冷環(huán)境中提高線蟲壽命的遺傳程序,而且這種遺傳程序在包括人類在內(nèi)的溫血?jiǎng)游镏幸泊嬖?相關(guān)研究結(jié)果于2013年2月14日發(fā)表在Cell期刊上,論文標(biāo)題為"A Genetic Program Promotes C. elegans Longevity at Cold Temperatures via a Thermosensitive TRP Channel".
論文通信作者,、密歇根大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授Shawn Xu說,"這就提出一個(gè)有趣的可能性：暴露在寒冷空氣中或藥物激活寒冷敏感性的遺傳程序可能提高哺乳動物的壽命."
科學(xué)家們長期猜測動物在寒冷環(huán)境中存活更長時(shí)間是由于一種被動的熱力學(xué)過程,因此可以推理低溫降低化學(xué)反應(yīng)速率,從而延緩衰老速度.
Xu說,"但就如今而言,至少在線蟲中,在低溫下觀察到的壽命延長并不能簡單地通過化學(xué)反應(yīng)速率下降來解釋.事實(shí)上,它是一個(gè)受到基因調(diào)節(jié)的主動過程."
Xu發(fā)現(xiàn)寒冷空氣激活一種在線蟲神經(jīng)細(xì)胞和脂肪細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)到的被稱作TRPA1通道蛋白的受體,然后TRPA1讓鈣離子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi).由此產(chǎn)生的一連串信號最終到達(dá)一個(gè)與壽命相關(guān)聯(lián)的基因DAF-16/FOXO.缺乏TRPA1的線蟲突變體在較低的溫度下?lián)碛懈痰膲勖?
因?yàn)閄u和他的同事們鑒定出的機(jī)制也存在于包括人類在內(nèi)的許多其他有機(jī)體中,所以他們提出類似的影響也是可能發(fā)生的.這項(xiàng)研究也是首次將鈣離子信號與壽命相關(guān)聯(lián)起來,而且在脂肪組織和溫度反應(yīng)之間建立起一種新的連接.
研究人員已知降低諸如小鼠之類的溫血?jiǎng)游锏暮诵捏w溫0.9華氏攝氏度能夠?qū)⑺鼈兊膲勖娱L20%,但是試圖降低人體核心溫度一直是不現(xiàn)實(shí)的.
Xu說,"但是如果人皮膚細(xì)胞和脂肪細(xì)胞中開始發(fā)生的衰老過程的一些方面與線蟲中一樣的話,那么我們應(yīng)當(dāng)走出去擁抱一些冬天里的寒冷空氣嗎,？"
Xu補(bǔ)充道,除了低溫外,辛辣調(diào)味品芥末(wasabi)也激活TRPA1,而且給線蟲喂食芥末會增加它們的壽命.他說,"或許我們應(yīng)當(dāng)更頻繁地去壽司餐館."（生物谷Bioon.com）
DOI:10.1016/j.cell.2013.01.020
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A Genetic Program Promotes C. elegans Longevity at Cold Temperatures via a Thermosensitive TRP Channel
Rui Xiao1,Bi Zhang1, 3, 5,Yongming Dong1, 5,Jianke Gong1, 3, 5,Tao Xu3, 4,Jianfeng Liu3,X.Z. Shawn Xu1, 2
Both poikilotherms and homeotherms live longer at lower body temperatures, highlighting a general role of temperature reduction in lifespan extension. However, the underlying mechanisms remain unclear. One prominent model is that cold temperatures reduce the rate of chemical reactions, thereby slowing the rate of aging. This view suggests that cold-dependent lifespan extension is simply a passive thermodynamic process. Here, we challenge this view in C. elegans by showing that genetic programs actively promote longevity at cold temperatures. We find that TRPA-1, a cold-sensitive TRP channel, detects temperature drop in the environment to extend lifespan. This effect requires cold-induced, TRPA-1-mediated calcium influx and a calcium-sensitive PKC that signals to the transcription factor DAF-16/FOXO. Human TRPA1 can functionally substitute for worm TRPA-1 in promoting longevity. Our results reveal a previously unrecognized function for TRP channels, link calcium signaling to longevity, and, importantly, demonstrate that genetic programs contribute to lifespan extension at cold temperatures.
