用几个细胞控制整个生物的未来
2020-02-25 21:25

用几个细胞控制整个生物的未来

文章来自公众号:原理(ID:principia1687),作者:卜众曜。


一、


衰老是生物多方面机能逐渐衰败的过程。在细胞水平上,蛋白质稳态是与衰老有关的关键系统之一


细胞内蛋白质稳态意味着功能各异的蛋白质形态与功能维持正常,这种稳态可能会随着年龄增长而出现失调现象,引起异常蛋白或未折叠蛋白的堆积。比如,随着年龄的增长,我们大脑中蛋白质会堆积,进而导致阿尔茨海默病或其他神经退行性疾病。或许很多人还没有意识到,肌肉中的蛋白质同样会堆积,使人们在年老时出现肌肉萎缩。


在年轻或健康的个体中,未折叠蛋白通常会触发未折叠蛋白反应(UPR)。UPR是一种细胞胁迫响应机制,包括降解未折叠蛋白来减轻损伤、协助蛋白质折叠等手段,确保细胞中的蛋白质具有正确的三维结构,恢复细胞稳态,这对于维持细胞内的正常运转至关重要。一些细胞能够“自行完成”这一过程,而一些细胞则能够将这种蛋白质折叠的应激“传递”给身体其他部分的细胞,帮助其他细胞开启这种反应,维持全身细胞的健康,进而延长生物的寿命。


最近,加州大学伯克利分校的科学家在秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)的大脑中发现了四个胶质细胞,它们可以“远程操控”全身细胞中的应激反应,刺激内质网中UPR,使线虫的寿命明显延长。这项研究已于近日发表在《科学》杂志上。


二、


秀丽隐杆线虫是分子生物学等领域最常用的模式生物之一,科学家对它们的全身都已经有了非常深入的研究。雌雄同体的成年秀丽隐杆线虫有959个体细胞,其中302个神经细胞,56个胶质细胞。


尽管这是种“简单”的生物,但科学家已经从它们身上观察到了细胞的许多惊人的“生存技巧”。比如线虫会通过激活身体的热休克反应,保护细胞的细胞质。


2013年,Andrew Dillin教授和他的同事发现,神经元有助于调节外周细胞的应激反应。通过促进线虫大脑的感觉神经细胞中的xbp-1s蛋白质的表达,线虫全身的错折叠蛋白质反应就会增强。这有助于延长线虫的寿命。在小鼠身上,增强神经元调节同样可以延长其寿命。


在发现神经元的作用后不久,博士后研究员Ashely Frakes想看看这些神经元周围的胶质细胞是否也参与其中。这项新的发现更像是一个“意外惊喜”——原本胶质细胞通常被认为仅仅是神经元的支持细胞,而神经元才是负责学习和记忆的“工作细胞”。


当她在这些胶质细胞的一个亚类——四个CEPsh细胞中超过正常水平地表达相同的xbp-1s蛋白质时,它们对外周细胞的影响甚至更大。用Dillin教授的话说,在这里“胶质细胞或许比神经元更重要。胶质细胞在促进这种反应方面的作用是神经元的10倍,在延长寿命方面的作用大约是神经元的两倍”


胶质细胞能够通过分泌神经肽“控制”远端细胞的抗逆性。胶质细胞分泌的神经肽在这种细胞间的通信中起到重要作用。


神经元和胶质细胞的工作方式不同,但它们可以共同作用,来提高新陈代谢并清除蛋白质的堆积。加在一起,它们描绘出了大脑保持身体细胞健康“双管齐下”的方法。例如,当大脑感觉到有环境压力时(比如细菌或病毒入侵),一部分神经元会向外周细胞发送电信号,使它们被动员起来对压力作出反应。但是,由于电信号只能产生短暂的反应,胶质细胞可能会产生一种持久的尚未被确认的激素,它可以维持更长期的抗压力反应。


三、


虽然在进化上秀丽隐杆线虫与人类相距甚远,但在小鼠身上,胶质细胞似乎也有类似的作用。或许在人类身上,也有可能会看到类似的机制。


研究人员目前正试图识别这些胶质细胞产生的信号激素,这是找到能够激活功能下降的细胞反应的第一步。对肌少症患者或者老年人来说,他们的肌肉中有大量蛋白质堆积。如果能够找到这种激素,了解胶质细胞对应激反应以及人体内的相关机制,或许有助于确定具体的治疗干预,帮助发展出改善肌肉健康或延长健康的人类寿命的药物。


“几个细胞就控制着整个生物的未来,这太难以置信了。”Dillin说。


参考来源:

https://science.sciencemag.org/content/367/6476/365

https://phys.org/news/2020-02-brain-cells-muscles.html

https://science.sciencemag.org/content/367/6476/436

文章来自公众号:原理(ID:principia1687),作者:卜众曜。

本内容为作者独立观点,不代表虎嗅立场。未经允许不得转载,授权事宜请联系hezuo@huxiu.com
如对本稿件有异议或投诉,请联系tougao@huxiu.com
正在改变与想要改变世界的人,都在 虎嗅APP

相关推荐