【摘 要】
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随着年龄的增加,衰老细胞在组织中积累,阻碍组织再生并导致与年龄相关的疾病,包括慢性炎症和癌症等。衰老细胞的主要特征表现在细胞周期阻滞、凋亡抵抗、衰老相关的β-半乳糖苷酶(senescence-associatedβ-galactosidase,SA-β-gal)活性的升高和衰老相关分泌表型(senescence-associated secretory phenotype,SASP)的积累。近年来
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随着年龄的增加,衰老细胞在组织中积累,阻碍组织再生并导致与年龄相关的疾病,包括慢性炎症和癌症等。衰老细胞的主要特征表现在细胞周期阻滞、凋亡抵抗、衰老相关的β-半乳糖苷酶(senescence-associatedβ-galactosidase,SA-β-gal)活性的升高和衰老相关分泌表型(senescence-associated secretory phenotype,SASP)的积累。近年来的研究发现,药物通过促进衰老细胞凋亡和抑制SASP,延缓年龄相关疾病的发生和发展,改善哺乳动物的寿命和健康寿命。因此,研究具有清除衰老细胞和抑制SASP作用的药物以及SASP与衰老相关疾病的关系是衰老研究领域的焦点。二甲双胍是一种广泛治疗2型糖尿病的口服双胍类药物,具有潜在的抗衰老和抗癌作用。一年生鱼贡氏假鳃鳉的寿命相对较短,并且在组织和生化水平上表达衰老相关的生物学标记,使其成为近年来研究衰老的新兴模式动物。我们实验室之前的研究表明二甲双胍通过改善认知能力、减少肝脏脂褐素的积累以及抵抗线粒体氧化损伤,延缓贡氏假鳃鳉的衰老并且延长其寿命。在本实验中,待贡氏假鳃鳉生长至4月龄(性成熟)时,将其随机分为两组:对照组喂食标准食物,实验组喂食含有二甲双胍(2mg/g)的食物。待鱼生长至6、8、10和12月龄时冰上处死取材,共148尾鱼(对照组和二甲双胍饲喂组各74尾鱼)用来检测二甲双胍对贡氏假鳃鳉肝脏衰老细胞、SASP和年龄依赖的自发肿瘤的影响及其发挥作用的机制。为了进一步证明二甲双胍通过减少衰老细胞发挥抗衰老作用,待贡氏假鳃鳉生长至9月龄(老年)时随机分为对照组和二甲双胍饲喂组(各6尾鱼)用来验证二甲双胍对衰老细胞和SASP的影响。研究结果如下:1.为了探究二甲双胍对贡氏假鳃鳉寿命的影响,我们通过记录鱼的自然生存天数,发现与对照组相比二甲双胍饲喂组的平均寿命延长了22.5%,最大寿命延长了13.7%。2.随着贡氏假鳃鳉年龄的增加,肝脏中SA-β-gal的活性增加,而二甲双胍饲喂后降低了6和8月龄肝脏中SA-β-gal的活性。为了验证二甲双胍对衰老细胞的影响,9月龄(老年)的鱼开始喂食二甲双胍一个月后发现,二甲双胍减少了肝脏中SA-β-gal阳性的细胞。进一步探究二甲双胍对衰老细胞抵抗凋亡特性的影响,我们通过免疫印迹发现贡氏假鳃鳉肝脏中随着年龄的增加抗凋亡蛋白Bcl-2的表达升高,二甲双胍抑制了6和10月龄肝脏中Bcl-2的表达。我们用q PCR检测了9月龄的鱼开始喂食二甲双胍一个月后Bcl-2的表达水平,发现二甲双胍饲喂后显著下调了Bcl-2的表达,促进了衰老细胞的凋亡。3.为了探究二甲双胍对SASP的作用,我们用q PCR检测了SASP因子,发现二甲双胍饲喂后显著抑制了6月龄肝脏中促炎因子(IL-8、TNF-α、IL-1β和TGF-β)的表达,上调了抗炎因子IL-10的表达。同样地,从9月龄(老年)开始喂食二甲双胍一个月后,发现二甲双胍减少了肝脏中衰老细胞分泌的SASP。4.为了探究二甲双胍抑制SASP的机制,我们用q PCR检测6月龄贡氏假鳃鳉肝脏中SIRT1、DLC1和NF-κB转录水平的表达,发现二甲双胍饲喂后显著上调了SIRT1和DLC1的表达且下调了NF-κB的表达。我们用免疫印迹检测SIRT1、DLC1和NF-κB的蛋白水平,发现随着年龄的增加,SIRT1和DLC1的表达下降而NF-κB的表达升高,二甲双胍饲喂后显著上调了6和10月龄鱼肝脏中SIRT1和DLC1的表达并且下调了NF-κB的表达。免疫组化染色显示二甲双胍上调了SIRT1的蛋白水平,抑制NF-κB入核,从而抑制了NF-κB的表达。5.为了探究二甲双胍对年龄依赖的自发肿瘤的影响,我们用H&E染色和肿瘤标记物TP53染色检测了6、9和12月龄贡氏假鳃鳉肝脏肿瘤发生的情况,发现随着年龄的增加,肝脏中的自发肿瘤的数目及大小逐渐增加,二甲双胍饲喂后缓解了肝脏自发肿瘤的发生。为了检测上皮间充质转化对肿瘤发生的影响,我们检测了6月龄肝脏中E-cadherin、β-catenin和slug的表达,发现二甲双胍缓解了上皮间充质转化,抑制肿瘤的早期发生。总之,二甲双胍通过下调Bcl-2的表达,促进了衰老细胞的凋亡,减少了SA-β-gal阳性的细胞,延缓了肝脏的衰老。二甲双胍通过上调SIRT1和DLC1的表达,抑制了NF-κB的转录,降低了SASP促炎因子(IL-8、TNF-α、IL-1β和TGF-β)的表达,增加了抗炎因子IL-10的表达,从而抑制了SASP。二甲双胍通过抑制上皮间充质转化延缓了肝脏年龄依赖的自发肿瘤的发生,延长了贡氏假鳃鳉的寿命。
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