异体共生(HPB)它以其在各种小鼠组织中的功能性返老还童而闻名。然而,它对生物年龄和长期健康的影响尚不清楚。
2023年7月27日,哈佛医学院Vadimm N. Gladyshev和杜克大学Jamesss P. Natureewhite共同通信 Aging 在线发表题为“在线发表”Multi-omic rejuvenation and life span extension on exposure to youthful circulation"研究论文,研究表明,通过手术连接年轻老鼠循环系统的过程减缓了细胞水平的衰老,即年轻血液可以延缓衰老,延长老年动物的寿命高达10%。HPB延长了(3个月),然后进行了两个月的一致性脱离期。老年离体小鼠的生理参数得到了改善,其寿命比对照组等慢性小鼠长。HPB基于使用两个独立平台的几个时钟模型,显著降低了血液和肝脏的表观遗传年龄。
值得注意的是,这种返老还童的效果甚至在两个月后仍然存在。与小鼠一致的转录组学和表观基因组谱显示了老年人和年轻人之间的中间表,显示了多组全球返老效应。此外,老年HPB老鼠表现出与衰老相反的基因表达变化,但类似于几种延长寿命的干预措施。简而言之,该研究揭示了长期HPB会导致持久的表观遗传和转录组重塑,最终延长寿命和健康寿命。
衰老是慢性病的主要危险因素。它会在生物组织的许多层面上造成损伤的积累,导致器官功能的普遍性和破坏性下降,导致不可避免的死亡。虽然许多人试图通过干预来延长寿命,改善特定的衰老形式,但衰老本身通常被认为是一个不可逆转的过程。然而,基于DNA甲基化的先进衰老生物标志物(即甲基化时钟)的发展和应用对这一概念提出了挑战。
通过对各种长寿干预措施(包括热量限制)(CR)、甲基化时钟被普遍认为是生物体生物年龄的可靠预测指标,是生物学中生物体而不是按时间顺序衰老的衡量标准。值得注意的是,DNA甲基化时钟成功预测了几种干预措施的表观遗传年龄逆转,包括重编程因子表达和药物或血液成分治疗。最近,时钟也被用来揭示和描述早期胚胎发育中发生的自然老化事件。然而,在干预的情况下,预测的表观遗传年龄逆转是否持续,是否与更长的寿命有关,是否体现在改善的生理功能上,仍然是一个谜。
自20世纪50年代以来,异体共生(HPB)该模型用于研究和调节衰老过程中的循环因素。这个模型已经建立在最近的工作中,作为一个概念的证明,年轻的循环可以恢复旧的组织功能。事实上,HPB对衰老表型的改善在肌肉、肝脏、心脏、大脑和骨骼等组织中起着明显的作用。值得注意的是,这些效果通常在异体共生4-5周后观察到。类似的结果也观察到在急性异慢性血液交换(非异体共生)中,表明“年轻血液”对老年受体的肌肉、肝脏和大脑有益。在小鼠阿尔茨海默病模型中,异慢性年轻血浆移植也可以改善与年龄相关的疾病的病理。虽然HPB对衰老细胞和组织有不同的影响,但人们对其分子机制的理解有限。同样,术后血液和血浆交换的即时效果是否持续还不得而知。最后,由于缺乏精确的量化方法,目前还不清楚HPB是否能减缓或逆转生物体的表观遗传衰老。
异体共生的长期分离导致寿命和健康寿命的延长(图片来自Nature) Aging )
有报道称,但很少使用的HPB手术是异体共生后小鼠的分离。该技术已被用于验证细胞移植的不同示踪技术。最近的一项研究表明,HPB导致的年轻骨髓壁龛中仍有老化的造血干细胞;然而,目前还没有研究调查寿命或HPB对健康寿命的长期影响。虽然需要对动物进行第二次手术,但它允许测量与老鼠一致时难以获得的生理和寿命。
长期HPB研究的结果已经报告。作者发现,与幼鼠分离的老年小鼠寿命延长,衰老生物学的几个方面都有所改善。通过综合表观遗传时钟和RNA测序(RNA-seq)分析,观察HPB 老年小鼠的表观遗传年龄在三个月后显著降低,即使在剥离两个月后也能持续下去。值得注意的是,这种恢复活力的效果比在更传统的短期HPB中观察到的效果更强,不受手术效果或身体活动变化的影响。研究发现,长期HPB的转录组学和表观遗传谱介于年轻人和老年人之间。HPB与普通延长寿命干预的效果呈正相关,抵消与衰老相关的基因表达变化。总之,研究表明,在长期接触年轻循环后,表观遗传年龄可以系统地减慢。这为异体共生及其更多的生物再生衍生物的研究开辟了令人兴奋的新途径。
原文链接:https://www.nature.com/articles/s43587-023-00451-9
(原标题:实现返老还童!Nature Aging:首先,年轻的血液可以延缓衰老,促进健康,寿命可以延长10%!)