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吸氢防衰老--氢气长寿效应的线虫研究[新]

来源:孙学军 氢思语 编辑:James&Ani 时间:2020-04-25 10:03:43

在衰老研究领域,自由基是其中地位比较重要的因素,不仅有自由基导致衰老的理论,也有许多其他相关理论和自由基增加氧化应激增强有关。有大量研究使用抗氧化物质证明这一理论,但是这些研究结果存在矛盾,有研究证明抗氧化能延长寿命,但也有没有作用,甚至有的有相反作用。更严重的是采用某些基因删除技术,也不能证明抗氧化在寿命延长中的价值。虽然如此,氧化和衰老的关系仍然是密切相关的,能减少氧化损伤的手段可能具有延长寿命的效应也一直受到学术界的重视。

按照自由基衰老理论,而氢气的基本生物学效应是减少氧化损伤,那么氢气抗衰老延长寿命的效应本来应该是氢气生物医学领域率先考虑的内容。不过氢气和寿命的关系研究并不是那么充分,只有一些相关研究。例如曾经有电解水延长线虫和果蝇寿命的研究。也有使用可释放氢气的含镁食品延长果蝇寿命的研究。但遗憾的是,从过去没有人开展氢气对延长寿命的直接效应研究。关于抗衰老或寿命延长的研究,一般采用两种模式生物,一种是线虫,一种是果蝇。也有使用小鼠开展研究的。但研究寿命不能使用寿命太长的物种,否则会等待很长时间才能了解答案。当然如果获得效应,人们总希望能用更高级,或更接近人类的灵长类开展研究,甚至希望可以在人群获得证据。

对某种手段是否能延长寿命,是非常难获得明确的人类效应证据的。例如在延长寿命领域,最著名的热量限制策略,目前已经在从真菌、线虫、果蝇、小鼠、猴子等几乎一切模式动物中开展了比较确定的验证结果,但仍然没有明确在人体中是否有效。所以氢气是不是能抗衰老延长寿命,目前只是非常初步的动物实验研究,证明对人的效应,还有非常长的距离。

大量研究报道了氢气具有抗氧化功能,可防止氧化应激损伤。然而,目前还不清楚氢气是否可以通过减少氧化损伤而延长寿命。本研究以秀丽隐杆线虫(C. elegans)为动物模型,研究和探索了外源氢的抗衰老及延长寿命的能力。结果表明,经氢气处理后,N2、sod-3和sod-5突变株线虫寿命分别延长了约22.7%、9.5%和8.7%,但氢气对daf-2和daf-16突变株的寿命没有影响。有5种不同类型的基因缺陷线虫,氢气可以延长其中三种线虫寿命,对另外二种没有作用。

这个研究希望说明,这些有效的类型,涉及到的突变基因产生的危害,可能是氢气发挥作用的原因。例如本研究中SOD缺乏动物,显然是容易发生氧化损伤的情况。而没有效果的基因缺陷,说明这些基因导致的危害,氢气无法对抗。这一研究结果也给我们一个提示,氢气肯定不是对所有的疾病,所有的个体都能产生效果。同样是线虫,同样存在某种基因缺陷,氢气对有的类型有效果,有的没有效果。其实如果对研究结果进行细分,即使是一直类型,结果也存在很大差距,这些我们都一般用个体差异来解释。然后用统计学来判断,就是根据统计学分析,两种处理有差异的可能性比较大。

进一步研究发现,氢气治疗线虫活性氧(ROS)水平明显低于对照组。这是证明氢气在线虫具有抗氧化作用的证据。不过减少活性氧不是一个非常准确的描述,一般测试结果都是过氧化氢,而经典氢气效应并不是中和这种物质。所以下降只代表氧化应激,不能证明氢气直接中和活性氧。在基因转录水平上,氢气治疗14天使age-1和let-363表达明显下降,但ins-18的表达增加。这一研究结果提示,氢气延长衰老存在基因表达相关证据。当然产生这些表达改变的原因需要进一步研究。

百草枯(paraquat, PQ)可以缩短N2和sod-5突变株的寿命。这是一种非常剧烈的毒性药物,能产生典型的氧化损伤。可以说是氧化导致动物寿命下降的原因。但是使用氢气也能让这些百草枯中毒的线虫寿命恢复正常睡眠。氢气对抗百草枯中毒过去曾经有大鼠模型研究,南昌大学和我们课题组过去有这方面研究。这种药物中毒及其恐怖,开始没有什么不适,但是毒性发作要人生命,主要是肺纤维化呼吸衰竭,人从清醒一步步走向死亡。氢气对这种毒性的作用只是从抗氧化角度进行的研究。

这些结果说明,秀丽隐杆线虫寿命与氧化应激密切相关,氢气通过减少氧化应激损伤可以显著延长寿命。表明,氢气是一种有价值的抗氧化剂,可以显著降低体内ROS水平,延长秀丽隐杆线虫的寿命。本研究也为后续氢气抗衰老研究中的应用奠定了基础。

本研究来自军事医学科学院张成岗教授课题组,内容发表在PLoS ONE。

Zhang M, Li Z, Gao D, Gong W, Gao Y, Zhang C (2020) Hydrogenextends Caenorhabditis elegans longevityby reducing reactive oxygen species. PLoS ONE 15(4): e0231972.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0231972

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