讓科學家驚訝的是 器官是年輕和年老細胞的混合物

科學家曾經(jīng)認為神經(jīng)元或心臟細胞是身體中最古老的細胞。現(xiàn)在，薩克研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)老鼠的大腦，

肝臟和胰腺含有非常長壽的細胞和蛋白質(zhì)——有些和神經(jīng)元一樣古老。結果顯示，“年齡鑲嵌現(xiàn)象”于2019年6月6日發(fā)表在《細胞代謝》雜志上。該團隊的方法幾乎可以應用于身體的任何組織，以提供關于非分裂細胞終身功能以及細胞如何失控的寶貴信息。衰老過程中蛋白質(zhì)和重要細胞結構的質(zhì)量和完整性。

資深作者、教授Salk副總裁兼首席科學官馬丁海澤(Martin Hetzer)說：“我們驚訝地發(fā)現(xiàn)，細胞結構基本上和它們所生活的有機體一樣古老?！斑@表明細胞的復雜性比我們之前想象的要大得多，思考大腦、心臟和胰腺等器官衰老的影響對我們來說很有吸引力?！?

大腦中的大多數(shù)神經(jīng)元在成年后不會分裂，因此它們會經(jīng)歷長壽和與年齡相關的衰退。然而，很大程度上由于技術限制，很難確定腦外細胞的壽命。

“生物學家曾問——生物體內(nèi)的細胞有多大？人們普遍認為神經(jīng)元是古老的，而身體中的其他細胞相對年輕，將在整個生物體的一生中再生，”Rafael Arrojo e Drigo說，他是Salk的第一作者和員工科學家?！拔覀冮_始研究某些器官是否有可能像大腦中的神經(jīng)元一樣長壽?！?

因為研究人員知道大多數(shù)神經(jīng)元在一生中不會被替換，所以他們用它們作為“年齡基線”來比較其他未分裂的細胞。該團隊將電子同位素標記與混合成像方法(MIMS-電磁)相結合，對年輕和年老嚙齒動物模型的大腦、胰腺和肝臟中細胞和蛋白質(zhì)的年齡和周轉進行可視化和量化。

為了測試他們的方法，科學家首先確定了神經(jīng)元的年齡，并發(fā)現(xiàn)——正如懷疑的那樣——它們和生物體一樣古老。然而，令人驚訝的是，排列血管的細胞，叫做內(nèi)皮細胞，和神經(jīng)元一樣古老。這意味著一些非神經(jīng)元細胞在整個生命周期中不會自我復制或替代。

胰腺是負責維持血糖水平和分泌消化酶的器官，它還顯示不同年齡的細胞。胰腺的一小部分被稱為朗格漢斯島，研究人員認為這是一個年輕和年老細胞相互關聯(lián)的問題。一些釋放胰島素的細胞在整個生命周期中都在復制，并且相對年輕，而一些細胞不分裂，壽命也不長，類似于神經(jīng)元。另一種叫做細胞的細胞根本沒有分裂。這是胰腺年齡鑲嵌現(xiàn)象的一個顯著例子，即以長壽為特征的同一細胞群。

先前的研究表明，肝臟在成年后可以再生，因此研究人員選擇了這個器官來觀察相對年輕的肝細胞。令他們驚訝的是，發(fā)現(xiàn)健康成年小鼠的絕大多數(shù)肝細胞與動物一樣古老，而具有血管和另一種肝細胞類型的星狀細胞的細胞壽命要短得多。因此，出人意料的是，肝臟也表現(xiàn)出年齡鑲嵌現(xiàn)象，這預示著研究這一器官再生的潛在新途徑。

在分子尺度上，觀察到的長壽細胞選擇包括顯示年齡鑲嵌的蛋白質(zhì)復合物。例如，胰腺和神經(jīng)元中細胞的初級纖毛(細胞外的毛狀附屬物)包含壽命非常不同的蛋白質(zhì)區(qū)域。與之形成鮮明對比的是，肝臟中的細胞根本不含長壽蛋白。

“得益于新的可視化技術，我們可以比以前更準確地確定細胞及其超分子復合物的年齡。這為研究正常和疾病狀態(tài)下的所有細胞、組織和器官打開了一扇新的大門，”加州大學圣地亞哥醫(yī)學院神經(jīng)科學杰出教授、海澤研究的共同負責人馬克埃利斯曼說。他的實驗室，國家顯微鏡和成像研究中心，利用多尺度和多模式顯微鏡開發(fā)并提供了新的組織成像方法。這些方法提供了關鍵的新技術和支持技術，使這項研究得以實施。

Hetzer補充說：“確定成年生物中細胞和亞細胞結構的年齡，將為細胞維持和修復機制以及成年后累積變化對疾病健康和發(fā)展的影響提供新的見解。"最終目標是利用這些機制來預防或延緩器官衰老."

接下來，作者計劃破譯核酸和脂質(zhì)之間的生命差異。他們還想知道年齡馬賽克與健康和疾病的關系(比如二型糖尿病)。

其他作者包括薩爾克的斯瓦蒂泰亞吉；圣地亞哥加州大學的瓦達列夫-拉姆、蘭揚拉瑪錢德拉、托馬斯迪林克、埃里克布松和塞巴斯蒂安潘；加州理工學院維多利亞孤兒；還有布里格姆婦女醫(yī)院的克勞德萊赫內(nèi)。

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