Nature aging:要想活得长,三分饥和寒;低温有益长寿的分子机制被揭示

文摘   2024-06-16 13:57   北京  

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古语云:要想活得长,三分饥和寒。

生命以负熵为食"是薛定谔在《生命是什么》一书中提出的著名论断。这句话涉及了生命与熵(热力学中用来描述系统无序度的量)的关系。熵增表示系统的无序度增加,而生命体在维持其有序状态(低熵状态)的过程中,必须从环境中获取能量和物质,以抵抗自然趋向混乱的趋势。薛定谔认为生命体通过摄取食物、呼吸等过程来获取能量,实际上是为了摄取负熵,以此来维持低熵,增加其内部的秩序。这个观点强调了生命活动与物理定律,特别是热力学第二定律的关系,即生命是一种能够在局部范围内对抗自然熵增过程的系统。生命以负熵为食,被普略医学郭磊教授誉为生命科学的基本规律之一。

最新的权威研究揭示了低温是如何成为我们健康和长寿全新助力的分子机制。没错,低温,这个常令我们在冬日里瑟瑟发抖的自然现象,或许正是我们迈向健康生活、延长寿命的重要伙伴。

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低温与长寿:自然界的神秘联系

在自然界中,温度是众多生物生存和繁衍不可或缺的关键因素。德国科隆大学的研究团队在《Nature Aging》上公布了一项引人瞩目的研究,他们深入探索了低温与生物长寿之间的神秘联系。这项研究发现,在维持于15°C的低温环境中,C. elegans(秀丽隐杆线虫)的生命周期得到了显著的延长。这一发现在带给人们惊讶之余,更引发了我们对于低温是如何影响生物体寿命机制的问题进行深入思考。

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低温下的奇迹:PA28γ/PSME-3的发现

研究人员发现,低温能够激活C.elegans体内的PA28γ/PSME-3蛋白,这种蛋白能够增强蛋白酶体的胰蛋白酶样活性。蛋白酶体是我们细胞内的清洁工,负责分解那些不再需要的、损坏的或者错误折叠的蛋白质。而PA28γ/PSME-3就像是给这些清洁工打了一针强心剂,让它们工作得更加高效。

左图为C.elegans在不同温度下的胰蛋白酶样活性对比;右图为PA28γ/PSME-3蛋白水平在不同温度下的变化,证明低温可以通过调节特定蛋白的表达来发挥作用。

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低温的双重身份:保护者与调节者

低温对生物体的影响深远且多面。首先,它能够显著减缓生物体的新陈代谢速率,从而减少能量消耗和细胞损伤。此外,低温还能激活特定的生物学途径,进一步增强细胞的自我保护能力。在C. elegans这一生物模型中,这种自我保护能力的增强直接表现为寿命的显著延长。尽管在人类中,具体的生物学过程可能有所差异,但类似的机制很可能同样在发挥作用,帮助我们更好地适应低温环境,维护健康与长寿。

进一步研究发现,低温不仅显著延长了C. elegans的寿命,更重要的是,它还能在年龄相关疾病模型中有效减少蛋白质的异常聚集。这一发现如同为生物体穿上了一层坚固的保护罩,有效阻止了那些可能引发疾病的“不良分子”的积累。更为重要的是,这种保护作用在人类细胞中也得到了验证。在适度的36°C低温环境下,人类细胞的蛋白酶体活性得到了显著增强,进一步证明了低温对健康和寿命的积极影响。

人类细胞在36°C时,胰蛋白酶样活性增强,证实低温对人类细胞同样有益。

这项研究进一步揭示了低温在预防疾病方面的巨大潜力。通过显著减少与疾病相关的蛋白质聚集,低温可有效降低神经退行性疾病的风险,这对于深入理解衰老及其相关疾病的生物学机制具有重要意义。研究人员特别关注了低温对C. elegans中与亨廷顿病和ALS(肌萎缩侧索硬化症)相关的疾病模型的影响。研究结果显示,在低温环境下,这些疾病模型中的蛋白质聚集现象得到了显著缓解。这一发现为我们提供了一个全新的视角,展示了低温在治疗相关疾病方面的巨大潜力。特别是针对那些与蛋白质异常聚集密切相关的神经退行性疾病,如阿尔茨海默病和帕金森病,低温可能通过减少蛋白质聚集来减缓疾病的进展,为未来的治疗策略提供了新的方向

图为对人类细胞中突变HTT蛋白聚集的影响,证实低温为人体有一定的健康效益。

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低温与健康

低温的适度原则

尽管低温带来了诸多益处,但科学家们也郑重指出,极端的低温(如4°C)可能对生物体造成潜在危害。正如生活中的调味品,适量使用能够提升食物的风味,但过量则可能破坏整体口感。在探索低温对健康的影响时,我们同样需要遵循“适度”的原则。适度的低温可以激活生物体内部的某些保护机制,促进健康与长寿;然而,过低的温度则可能对身体造成不必要的压力,甚至引发负面影响。这种适度原则在生物学中至关重要,它不仅适用于对温度的调节,也贯穿于许多其他的生物学过程之中。

低温研究揭示健康新视角

最新研究揭示了低温在促进健康、延长寿命及预防神经退行性疾病方面的潜力。通过减少疾病相关蛋白质的聚集,低温可能为治疗多种疾病提供新策略。这一发现为医疗健康领域带来新希望,预示着未来可能通过调整体温来激活身体保护机制,对抗衰老和疾病。低温疗法有望成为医疗健康领域的重要分支。

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结语

低温所展现的神奇力量,让我们对自然界的奥秘有了更为深刻的认识。普略医学郭磊教授曾从唯波论出发,提出了事物演化的基本规律---中者生存论:他认为一个生命,要历经无数次高起低落的波动周期长久生存,其关键生存属性必定是适中的状态。他提倡做生命科学研究,新药研发,一定要遵循生命科学的基本规律。他认为:“要想活得长,三分饥与寒”这句中国人养生保健的古谚语就是“生命以负熵为食”“中者生存”这些生命科学基本规律的智慧提炼。

尽管当前研究尚处于初期阶段,但它无疑为我们打开了一个全新的视角,让我们重新审视健康和疾病的问题。展望未来,我们有理由相信,随着对低温机制的进一步探索,我们能够更好地利用这一自然规律,使健康和长寿的梦想逐渐变为现实


公众号平台科学指导和技术支持单位简介

普略医学转化研究院致力于研究和研发高效安全的重大疾病以及抗衰老疗法,愿景与使命是:转化最新医学科技,提升人类健康。研究院集聚来自哈佛、协和、北大和浙大的药剂、药物递送和mRNA核酸和临床研究等领域的顶级团队,创建高效协同创新和转化PAAS平台,研发4大纳米递送技术系统,11条mRNA新药管线,开发出8个创新功效原料,10个SKU的抗衰护肤妆械产品,孵化了多家创新型生物科技企业:北京百替生物(研发可编程核酸创新药物);杭州瑞博尔生物(卡肤瑞品牌的医学级护肤抗衰妆械产品)等。


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