我们对衰老的外在迹象都很熟悉。每天早上你在镜子里看到的那张脸可能有松弛的皮肤或稀疏的头发。但许多与年龄相关的改变是从我们的细胞内部开始的,甚至在我们的DNA中,随着时间的推移,这些细胞会逐渐磨损。
有些生物已经找到了一种方法来暂时逆转这一过程。以马达加斯加的胖尾侏儒狐猴为例。根据杜克大学和加州大学旧金山分校的一个研究团队开展的新研究,在它们每年的冬眠季节,这种像仓鼠大小的灵长类动物可以扭转细胞衰老的时钟,暂时抵抗时间的流逝。
这要归功于它们染色体末端的微小帽状结构,称为端粒。它们的作用就像鞋带末端的塑料尖端,防止鞋带磨损。
每次细胞分裂时,端粒都会丢失一小部分,因此随着年龄的增长,端粒会变短。
像慢性压力、久坐生活方式和睡眠不足等因素会让端粒更快地缩短。最终,端粒变得如此短,以至于无法提供保护,细胞失去了正常的功能。
但侏儒狐猴有一种方法可以防止端粒缩短,甚至可以让它们变长,至少在一段时间内有效地使细胞恢复活力。这一发现发表在《生物学通讯》杂志上。
研究的主要作者、杜克大学的玛丽娜·布兰科表示,这一切都发生在冬眠期间。在野外,当冬天来临,侏儒狐猴会消失在树洞或地下洞穴中,在那里它们每年会度过长达七个月的冬眠状态。
这是一种在食物匮乏时期生存的策略。
在这个新陈代谢减缓的时期,它们的心率从每分钟约200次降至不到8次,身体变得冰凉,每10分钟左右才呼吸一次。
冬眠的侏儒狐猴可以在这种寒冷的待机状态下保持大约一周,然后它们需要短暂地升温,讽刺的是,这时它们会补充睡眠。之后,它们再次进入冬眠状态,等待丰盛的季节回归。
在这项研究中,研究人员在冬眠前、冬眠期间和冬眠后跟踪了杜克狐猴中心的15只侏儒狐猴,通过采集脸颊拭子来跟踪它们的端粒随时间的变化。
为了帮助它们冬眠,研究人员将温度从77华氏度逐渐降低到50多华氏度,以模拟狐猴原生栖息地的冬季条件,并为它们提供人工洞穴,让它们可以蜷缩起来度过寒冷。
一组动物在清醒和活动时会被提供食物。另一组则在整个冬眠季节不吃、不喝、不活动,靠尾巴中储存的脂肪生存,就像它们在野外一样。
通常,端粒长度会随着时间的推移而缩短,因为每次细胞分裂都会磨损它们。
但基因测序显示,在冬眠期间,狐猴的端粒并没有缩短——它们实际上变长了。
就好像即使时间在流逝,它们也能让细胞回到更年轻的状态。
“结果与我们预期的完全相反,”格林说。
“一开始我们以为数据出了问题,”她补充道。但加州大学旧金山分校的共同作者达娜·史密斯在伊丽莎白·布莱克本的实验室中确认了这一发现——布莱克本因发现端粒是如何重建自己的而分享了2009年的诺贝尔奖。
总的来说,在经历更深的冬眠阶段的狐猴中,端粒变得更长。
相比之下,在“醒来”进食的狐猴中,端粒长度在研究期间相对稳定。
狐猴的变化是暂时的。在动物走出冬眠两周后,研究人员发现它们的端粒恢复到了冬眠前的长度。
布兰科说,这种变长可能是为了抵消在它们周期性的重新升温阶段可能发生的细胞损伤。
格林补充说,就像在寒冷天气中启动一辆闲置的汽车一样,这种剧烈的新陈代谢加速“真的将身体推向了极端,从零到百”。
最近在经历了其他压力情境的人类中也观察到了类似的变长现象,例如在国际空间站上度过一年,或者在水下生活数月。
通过延长端粒,狐猴可能有效地增加了细胞分裂的次数,从而在压力时期为细胞注入新的活力,布兰科说。
似乎这种方法是有效的——侏儒狐猴的寿命可以达到其他同体型灵长类动物的两倍。
一种类似的、不冬眠的灵长类动物——婴猴,寿命大约为12或13年,而胖尾侏儒狐猴已知可以活到近30岁。
“长寿和端粒修复可能有联系,但我们还不确定”。
狐猴如何延长端粒的确切机制仍然是一个谜。
但弄清楚它们是如何做到的,可能有助于研究人员开发出新的方法来预防或治疗人类的与年龄相关的疾病,而不会增加可能导致癌症的细胞无限制分裂的风险,研究人员表示。