长寿的关键基因是什么?昼夜节律如何影响寿命?

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你有没有发现:

都是哺乳动物,为什么寿命差异那么大?

比如裸鼹鼠可以活到41岁,寿命是普通老鼠的10倍。

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最近几年,科学家发现了多种与长寿有关的路径。

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今天这篇文章,我们来聊一聊两大关键的长寿基因。

长寿的关键,在于调节基因表达

2022年5月16日,罗切斯特大学的生物学家,在Cell杂志的子刊《细胞·代谢》上发表了一项新研究。

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研究揭示了控制基因表达的两个调节系统——昼夜节律和多能网络,这对长寿至关重要。

研究人员比较26种、141个哺乳动物的,基因表达模式,这些哺乳动物的最长寿命,从 3 岁(鼩鼱),到 37 岁(裸鼹鼠)不等。

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他们确定了数千个,与物种最大寿命相关的基因,这些基因与寿命呈正相关或负相关。

他们发现,长寿物种的能量代谢和炎症相关基因的表达往往较低。(代谢慢,炎症少)

而参与DNA 修复、RNA 转运、和细胞骨架(或微管)组织的基因,呈高表达。

之前的研究发现,更有效的DNA修复,和较弱的炎症反应等特征,是哺乳动物长寿的特征。

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寿命短的物种则相反,它们往往有能量代谢和炎症的基因。相关阅读揭秘:乌龟长寿的原因,好多地方值得人类借鉴…

而参与DNA修复、RNA 转运和微管组织的基因,则表达水平很低

→长寿的两大支柱

当研究人员对基因进行富集分析,确认这些基因表达的机制时,发现了两个主要系统在起作用:

与能量代谢和炎症有关的负寿命基因(Neg-MLS),由昼夜节律网络(circadian networks)控制。

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参与 DNA 修复、RNA 转运和微管的积极寿命基因(Pos-MLS),受多能性网络(pluripotency network)控制。

多能网络参与将体细胞(任何不是生殖细胞的细胞),重新编程为胚胎细胞。通过重新包装随着年龄增长而变得杂乱无章的 DNA,胚胎细胞可以更容易地恢复活力和再生。

Neg-MLS基因主要包含两个模块:

1、能量代谢通路:与氧化磷酸化、脂肪酸分解代谢、核糖核苷酸和谷胱甘肽的代谢、细胞色素复合物和线粒体等相关的。

2、炎症通路:与细胞因子、趋化因子和细胞溶质DNA传感等相关。

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Pos-MLS基因主要包含三个模块:分别是DNA修复纤毛和微管的组织以及RNA转运和定位

被称为体细胞重编程的“山中因子”OCT4、SOX2等在内的多能性调节因子,也位于Pos-MLS基因的top序列中。

在亿万年的进化中,多能性网络被激活,实现了更长的寿命

多能性网络,与寿命基因的关系重大,但是,我们现在能改变的不多。

与昼夜节律有关的基因,在每天特定的时间表达,这可能有助于限制基因,在长寿物种中的整体表达。

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→我们应该怎么做呢?

昼夜节律不规律,也是长寿的绊脚石,保持健康的睡眠时间规律,是长寿的基础。

避免晚上暴露在光线下,尽量减少负面寿命基因的表达。

昼夜节律如何影响寿命?

每个人的基因里,都有一个节律时钟,也就是说,我们的生化、生理活动都具有昼夜节律性

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昼夜节律失调,与人体衰老有关,一方面,昼夜节律失调会加速人体衰老;另一方面,随着年龄的增加,我们的昼夜节律也会自然发生变化

目前已知的造成人体衰老的重要原因,包括线粒体NAD+不足、端粒酶数量减少、端粒损耗缩短、细胞衰老凋亡,都与紊乱的昼夜节律有关。

→昼夜节律和线粒体(mitochondrion)

线粒体是“生命发动机”,细胞所需的95%的能量都来自于它,同时,它也调控着细胞的生长和凋亡。

线粒体能量代谢受昼夜节律的调控,线粒体的裂变融合周期,是由核分裂蛋白Drp1控制的,而Drp1又由一个昼夜节律同步。

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这种节律体现在,光线充足时的活性更强,它会制造更多的能量;在光线不足时,线粒体活性减弱,进入修复状态。

损伤Drp1裂变蛋白会扰乱能量产生的节律,造成线粒体功能障碍,导致细胞衰老和凋亡。

→昼夜节律和NAD+

NAD+是人体中的一种重要辅酶,是线粒体能量转化的关键分子,线粒体NAD+浓度水平,是人体衰老的重要原因。

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其含量与人体内具有延长寿命的,抑制老化作用的因子活性密切相关,也受昼夜节律时钟的调控,通过SIRT1将昼夜节律,与代谢调节联系起来。

SIRT1的去乙酰化酶活性依赖于NAD+,当光线充足时,线粒体需要更高的NAD+当光线不足时,线粒体需要更低的NAD+

→昼夜节律和端粒(Telomere)

端粒能够保持染色体的完整性,和控制细胞分裂周期;端粒的长度,与细胞的寿命呈反比例关系:细胞越老,其端粒长度越短;细胞越年轻,端粒越长

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端粒与细胞老化有关系,衰老细胞中的一些端粒,丢失了大部分端粒重复序列。

当细胞端粒的功能受损时,就会出现衰老;而当端粒缩短至关键长度后,细胞就会加速衰老,走向死亡。

细胞分裂会使端粒变短,细胞每分裂一次,端粒就会缩短一点,就像削铅笔一样,如果最后削到只剩下一个铅笔头时,细胞就接近衰老。

→昼夜节律和端粒酶(Telomerase)

端粒酶是细胞中负责延长端粒的酶,其活性决定了端粒的长度。

端粒的复制,需要一种特殊的逆转录酶——端粒酶完成,端粒酶可将端粒DNA,加至真核细胞染色体末端,弥补端粒缺损,使端粒修复延长。

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这样,端粒就不会因细胞分裂,而有所损耗,使得细胞分裂的次数增加

端粒酶活性,在人类和小鼠中表现出内源性昼夜节律性,人和小鼠的TERT mRNA 表达随昼夜节律振荡,并受 CLOCK-BMAL1 异二聚体的控制。

小鼠如果缺乏CLOCK,会导致节律性端粒酶活性丧失、TERT mRNA 振荡和端粒长度缩短。

光线充足时,细胞需要更高的端粒酶活性

当光线不足时,细胞所需要的端粒酶活性就会降低

如何维持健康的昼夜节律?

无论是提升线粒体NAD+水平,还是增强端粒酶活性,延长端粒,增加细胞的分裂次数,都需要遵循其昼夜节律,从而更好的实现延缓衰老,延长寿命的目的。

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→昼夜节律由什么组成

昼夜节律涉及很多因素,我们体内发生的变化,也针对不同的部位,包括以下几种因素:

感光细胞:感光细胞可以感知光明和黑暗,并将这些信息传递给身体的其他部位,以便为变化做好准备,比如睡觉或醒来。

体温:昼夜节律与入睡和醒来有关,当你要睡觉时,你的体温会下降,这样你就可以轻松入睡。

当你即将醒来时,温度会上升,你会感到更加清醒和警觉,可以起床开始新的一天。

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激素:在睡眠-觉醒周期中,被识别的两种激素是,皮质醇和褪黑素

褪黑素受光线的影响,天黑时,体内会产生大量的褪黑素,这也是建议你在睡觉时关灯的原因。

皮质醇则是一种压力荷尔蒙,在白天产生,尤其是在早上,可以帮助你起床。

→如何保持健康的昼夜节律

昼夜节律告诉我们,何时需要进食,协调身体功能,如睡眠和激素释放。

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因此,保持健康的昼夜节律,是生理功能正常运行的基础。

最能扰乱昼夜节律的,最常见的是时差、轮班工作、夜间的光线,尤其是屏幕的蓝光。

保持一致的睡眠和起床时间

早上让太阳叫醒你:晚上睡觉前可以稍微拉一点窗帘,早上自然光线会透过来,温柔的把你叫醒(苹果用户强推!)。

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睡觉前远离手机、电脑等电子产品的屏幕

睡觉前关灯,保持昏暗的睡眠环境

睡前2小时最好不要进食,不仅会加重消化器官负担,还会影响激素的分泌

下午尽量少喝含咖啡因的饮品,尤其是对咖啡因敏感的人

有时差者,初到某地时不要补觉,按照当地的时间正常睡觉,睡不着也躺床上闭眼休息。

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轮班工作者,尤其是上夜班的人,最好要固定睡眠时间,做好遮光,控制环境噪音,保证睡眠充足。

关键的瘦龙说

古人云“生死有命富贵在天“,现代科学告诉我们,寿命长短在一定程度上是由基因决定的,但这并意味着我们无法控制。

Cell上的这篇最新研究告诉我们,昼夜节律和多能性网络,可以调节长寿关键基因的表达。

虽然我们暂时不能干预多能性网络,但是,我们可以通过保持健康昼夜节律,让自己长寿。

我们看到很多长寿老人,生活在安静无压力的山区,晚上没有耀眼的霓虹灯,没有丰富的夜生活。

早睡早起不熬夜,这就是长寿最基础。

不健康的昼夜节律,睡眠质量低,同时还会影响我们的寿命,加速衰老。

所以,想要长寿,白天多晒点太阳,晚上停止熬夜,放下手机,早点休息吧。

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原文地址:http://www.chinalowcarb.com/two-piilars-of-longevity-regulation/

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