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细胞衰老与衰老相关疾病密切相关,氧化应激在其中起关键作用。研究人员围绕抗氧化核因子 Nrf1α 展开研究,发现 Nrf1α?/?会加剧细胞衰老,其通过维持细胞稳态发挥抗细胞衰老作用,为防治相关疾病提供理论依据。
在生命的长河中,衰老就像一个不可避免的 “关卡”,它不仅影响着生物体的正常生理功能,还与多种疾病的发生发展紧密相连。细胞衰老作为衰老进程中的关键环节,一直是科学家们关注的焦点。大量研究表明,氧化应激就像细胞衰老的 “导火索”,过多的活性氧(ROS)会对细胞造成严重的氧化损伤,加速细胞衰老的步伐。
在众多参与细胞抗氧化防御的 “成员” 中,核因子红细胞衍生 2 - 样 1(Nrf1,由Nfe2l1编码)却有些神秘。虽然它是维持细胞内环境稳定和器官完整性不可或缺的转录因子,但它在对抗细胞衰老方面的能力和机制却一直不为人知。为了揭开这个谜团,来自未知研究机构的研究人员开展了一系列深入研究,相关成果发表在《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research》上。
研究人员采用了基因编辑技术,构建了 Nrf1α?/?的细胞模型(包括 HepG2 和 HeLa 细胞系),同时建立了两种细胞衰老模型,一种是不使用衰老诱导剂的基础培养模型,另一种是用 20mg/mL D - 半乳糖(D - gal)处理 48 小时的诱导衰老模型。通过这些模型,利用 SA - β - gal 染色和 MTT 等技术方法,对细胞衰老相关指标进行检测。
1. Nrf1α 缺失增强 SA - β - gal 活性并抑制细胞增殖
研究人员发现,在两种衰老模型中,Nrf1α 缺失的细胞(Nrf1α?/?)的衰老相关 β - 半乳糖苷酶(SA - β - gal)活性显著增强,这表明细胞衰老程度加剧。同时,这些细胞的增殖能力受到明显抑制,这意味着 Nrf1α 在维持细胞正常生长和抑制衰老方面具有重要作用。
2. Nrf1α 缺失对细胞周期和衰老相关分泌表型(SASP)的影响
进一步研究发现,Nrf1α?/?细胞出现了更严重的细胞周期停滞现象,细胞无法正常进行分裂。并且,这些细胞的衰老相关分泌表型(SASP)也显著增强,会分泌更多与衰老相关的因子,进一步促进周围细胞的衰老。
3. Nrf1α 缺失导致细胞内稳态紊乱的机制
深入探究发现,Nrf1α 缺失会引起 STAG2 和 SMC3 依赖的染色体稳定性破坏,使得细胞基因组的稳定性受到威胁。同时,细胞的自噬功能也出现障碍,无法及时清除细胞内的垃圾和受损成分。此外,Nrf2(由Nfe2l2编码)在细胞内过度积累,但过度活跃的 Nrf2 并不能有效对抗因 Nrf1α 缺失导致的细胞内稳态失衡,这一系列变化共同加剧了细胞的衰老进程。
研究结论表明,Nrf1α 是细胞防御系统的关键组成部分,在抵抗氧化应激、维持细胞内氧化还原平衡和细胞稳态方面发挥着至关重要的作用。它通过调控 STAG2 和 SMC3 等关键分子,维持染色体稳定性和正常的自噬功能,从而抑制细胞衰老。这项研究为深入理解细胞衰老的机制提供了新的视角,也为开发预防和治疗与细胞衰老相关疾病(如心血管疾病、神经退行性疾病等)的新策略奠定了理论基础。它让我们看到了 Nrf1α 作为潜在治疗靶点的巨大潜力,有望在未来为人类健康带来新的希望。