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背景:许多疾病,如高血压、糖尿病、动脉粥样硬化及神经退行性病,都与个体的老化有密切关系,被称为老化相关疾病(age-related diseases,ARD)。尽管采用多种防治措施,这些ARD在全世界仍然具有很高的发病率,给社会和家庭带来严重的经济负担。研究证明热量限摄(caloric restriction,CR)能够延缓衰老,推迟ARD的发生,延长多种模式动物的寿命,是衰老及ARD的最有效的干预措施。尽管目前已经有大量的研究,但CR的有效作用机制并不清楚。近期研究发现CR可能通过减轻氧化应激来延长寿命。因为氧化应激可由自由基产生过多引起,或因抗氧化防御系统下降而致,所以在本文中我们区分了这样的可能性。我们的结果证明CR减轻氧化应激伴随着ROS的减少和抗氧化系统表达的上调,且转录因子FOXO3a和SIRT2是调控这个过程的重要分子。
目的:阐明热量限摄减轻氧化应激以及上调抗氧化系统的机制,为寻找新颖有效的延缓衰老药物靶点提供科学依据。
方法:我们将C57雌性小鼠分为正常组,CR组,CR+VC组。正常组喂普通饮食,CR组喂60%的普通饮食。我们将动物断颈处死,分别在1天、2天、3天、7天、21天、28天这7个时间点取其肝脏、肾脏、卵巢。我们利用DCFA作为荧光探针,通过流式细胞仪来检测肝脏线粒体中ROS的生成量。同时我们运用real-time PCR技术检测几个抗氧化基因及SIRT2、FOXO3a的动态变化。此外,我们还运用过表达技术和siRNA干扰技术对SIRT2进行过表达和敲除,从这两方面来探索SIRT2调控氧化应激的作用机制。
结果:我们的结果表明在限食一个月后,CR对本文中涉及到的大多数基因的改变接近稳态值。CR组的小鼠肝脏线粒体中ROS的生成量在第一天显著降低并在整个实验期间维持低水平。然而,不同限食组织中抗氧化系统的变化趋势是有区别的。在肝脏和肾脏中,抗氧化基因经历了起初的降低,然后逐渐恢复并有升高趋势的动态过程;在卵巢中,这几个抗氧化基因进行着时而上升时而下降的周期振荡。而SIRT2在这三种组织中的表达量的变化趋势与相应组织中抗氧化基因的变化趋势是一致的。与此同时,VC对CR作用的影响在三种组织中也是有差别的。在肝脏中,VC能加强CR对抗氧化系统的作用;在肾脏中,VC对抗氧化系统的的作用与CR是相反的;在卵巢中,VC也能加强CR对抗氧化系统的作用。且VC对CR在SIRT2表达量方面的影响与在抗氧化系统方面的影响是相一致的。另外在限食一个月期间,小鼠的体重均处于下降状态。最后,我们利用体外表达系统探索了氧化应激、抗氧化基因及SIRT2之间的关系。结果表明在氧化应激的情况下,过表达或敲除SIRT2对HEK293t细胞的存活没有影响。
结论:热量限摄可以降低小鼠的体重;热量限摄可以减少氧自由基的产量;CR对抗氧化系统的作用具有组织特异性;VC基本上能够加强CR对抗氧化系统及SIRT2的作用;SIRT2可能参与调控抗氧化基因的表达。