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裸鼴鼠挑戰對衰老和繁殖的傳統認知

來源 : 亞洲健康互聯海外中心
update : 2018/08/02

裸鼴鼠群體由2 隻具有生殖能力的首領,和大約300隻沒有生殖能力的工鼠組成。對於首領而言,繁殖會造成額外的能量消耗,鼠後在生育的基礎上還要進行哺乳,本應因此削減壽命,但它們的壽命卻比工鼠更長,且終生保有繁殖能力。德國萊布尼茨老年化研究所的研究者們調查了這一悖論背後的遺傳學機制,他們的發現近期發表在《BMC生物學》(BMC Biology)上。

研究的通訊作者Martin Bens博士說:「我們的研究結果顯示,當裸鼴鼠成熟發育出繁殖能力時,它們的衰老速率也同時被改變了,即首領能夠比工鼠活得更久。這很讓人吃驚,因為從其他物種身上找到的證據都表明,繁殖雖然對整個物種的生存有益,但卻會削減個體的壽命。可是在裸鼴鼠中,生殖似乎可以延長壽命。這與哺乳動物要麼將資源用來延長壽命、要麼用來繁育後代的普遍認知相悖。」

研究者們從一系列器官(包括心臟、肝和性腺)中提取了組織樣本,並對轉錄組,即所有被轉錄的基因進行了分析。他們將有繁殖能力的裸鼴鼠的轉錄組與工鼠、有繁殖能力的豚鼠、無繁殖能力的豚鼠的轉錄組分別進行了比較,其中豚鼠是裸鼴鼠的近親但壽命較短。

作者發現有繁殖能力的裸鼴鼠,其衰老相關的基因的表達與另三者顯著不同。例如,一個和肌肉再生相關的基因,可能有利於抵抗衰老過程中的肌肉流失,這個基因在有繁殖能力的裸鼴鼠中的表達量更高。類似的基因表達變化可能為裸鼴鼠首領長得異乎尋常的壽命做出了貢獻。

Bens博士說:「與不具備生殖能力的豚鼠或其他齧齒類動物不同,不具備生殖能力的裸鼴鼠不會有性別二態性,雌雄鼠之間體型、體重或外生殖器都沒有差別,連行為上的差異都很小。我們的研究中最主要也最令人驚訝的發現之一,就是雌雄裸鼴鼠在轉錄的基因上也沒有顯著差異。但是我們發現當它們成熟為可繁殖個體後,轉錄組就會極大地改變。”

當作者把沒有生育能力的裸鼴鼠從群體中分離出來,並與異性裸鼴鼠配對後,工鼠便能恢復生育能力。這一轉變過程伴隨生理和行為上的變化,且雌雄兩性的變化不同。也就是說這些動物此時會表現出性別二態性。性成熟的發生,也伴隨著長壽和健康相關的基因在表達水準上的變化。

Bens博士說:「對裸鼴鼠轉錄組資料的深入挖掘,可以幫助我們理解性成熟的調控機制。這可能可以讓我們更好地理解人類的性成熟,不同的人青春期起始時間不同,又受很多因素(例如壓力和營養)的影響。青春期的起始時間又與很多疾病(如乳腺癌或心血管疾病)的發生相關聯。我們的資料可能有助於找到減輕這種差異的靶點。」

在同一天發表在《BMC生物學》上的另一個研究《肝臟蛋白質組的物種間比較,揭示其與裸鼴鼠長壽及人類衰老的聯繫》(Species comparison of liver proteomes reveals links to naked mole-rat longevity and human aging)中,Bens博士與同事比較了裸鼴鼠和豚鼠的肝臟,以進一步研究裸鼴鼠長壽背後的分子機理。

這個研究的通訊作者Alessandro Ori說:「我們發現裸鼴鼠的肝臟在線粒體蛋白的表達上呈現出了一種特別的模式,導致它們的線粒體具備一些與眾不同的代謝特徵,其中包括較高的脂肪酸利用能力。我們還成功證明,無論是裸鼴鼠還是人類,在衰老過程中受影響的分子網路是類似的,這表明這些網路和這兩個物種的長壽之間可能有直接的聯繫,必經按照體重估算他們的壽命本應短得多。」