高浓度时活性氧对所有生物中的细胞有害

2021-10-11 08:33:58
来源:文章来源于网络

  高浓度时,活性氧(称氧化剂)对所有生物中的细胞都有害,与老化有关。然而,瑞典查尔默斯工业大学的一项研究表明,低级氧化剂过氧化氢可以刺激酵母细胞减缓老化的酶。

  抗氧化剂(如维生素C和E)的优点之一是可以中和活性氧(称为氧化剂),否则可能与体内的重要分子反应,破坏生物学功能。大量氧化剂会严重损坏DNA、细胞膜和蛋白质。因此,我们的细胞开发出了强大的防御机制,消除了在我们正常代谢中形成的氧化剂。
  以前认为氧化剂只是有害的,最近科学家开始理解也有积极的作用。目前,查尔默斯工业大学的一项新研究表明,众所周知的氧化剂过氧化氢实际上可以减缓酵母细胞的老化。双氧化氢是用于头发和牙齿美白的化学物质。也是代谢产生的氧化剂之一,高浓度有害。
  查尔默斯大学的研究人员研究了酶Tsa1,该酶是一组叫做过氧化物氧还蛋白的抗氧化剂的一部分。
  查默斯生物和生物工程系的研究小组负责人米卡尔·莫林说:这些酶的以前研究表明,他们参与了酵母细胞对有害氧化剂的防御。但是,过氧化物氧在受热量限制的情况下有助于延长细胞的寿命。这些功能背后的机制还没有完全理解。
  研究人员已知,减少热量可以显著延长从酵母到猴子等各种生物的寿命。包括MikaelMolin?S在内的一些研究小组还表明,过氧化物酶毒素活性的刺激特别是酵母、苍蝇、蠕虫等生物通过食物摄取的热量少于正常热量时,细胞老化的速度变慢。
  查尔默斯系统和合成生物学系的博士后,塞西利亚·皮卡佐说:现在发现了Tsa1的新功能。以前,我们认为这种酶只是中和活性氧。但是现在,我们已经表明,Tsa1实际上需要触发一定量的过氧化氢才能参与减缓酵母细胞衰老的过程。”
  令人惊讶的是,研究表明,Tsa1不会影响老化酵母细胞中过氧化氢的水平。相反,当细胞摄入较少的热量时,Tsa1使用少量过氧化氢来减少中央信号传输渠道的活性。这种作用最终导致细胞分裂和与细胞构件形成有关的过程减慢。还可以刺激细胞抵抗压力的防御作用,从而使其衰老更慢。
  Mikael Molin说:“受卡路里摄入影响的信号通路可能通过感知许多细胞过程的状态并加以控制而在衰老中发挥重要作用。” “通过研究,我们希望了解为什么许多常见疾病如癌症,阿尔茨海默氏病和糖尿病的发生会随着年龄的增长而急剧增加的分子原因。”
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  研究人员现在更加了解氧化剂实际上可以减缓衰老过程的机理的事实可能会导致新的研究,例如寻找刺激过氧化物酶的药物,或测试是否可以通过降低年龄相关疾病的速度其他增强体内氧化剂积极作用的药物。
  查默斯(Chalmers)研究人员展示了过氧化物酶X酶Tsa1如何直接控制中央信号通路的机制。它通过氧化另一种酶(蛋白激酶A)中的氨基酸来减缓衰老,这对代谢调节很重要。氧化通过使与其他分子结合的一部分酶不稳定来降低蛋白激酶A的活性。因此,减少了蛋白激酶a的营养信号传导,反而降低了细胞的分裂,刺激了压力的防御。
  其他研究还表明,活性氧含量低可能与一些积极的健康影响有关。这些氧化剂形成于细胞的动力线粒体中,从酵母到小鼠的许多生物体都可以观察到线粒体增生过程。在线颗粒中,老鼠的肿瘤生长缓慢,在round虫中,过氧化物酶和线颗粒两者可能与2型糖尿病药物二甲双胍联系起来延缓细胞老化的能力。
  二甲双胍在寻找能减少老年人严重感染COVID-19风险的药物中也很重要。在中国和美国进行的研究已经取得了一些有希望的结果,一个理论认为二甲双胍可以抵消老化造成的免疫系统恶化。