皱纹、脱发？科学家成功逆转这些衰老特征 原来线粒体是关键

(图源：ScienceDaily)

中间的老鼠照片显示了与衰老相关的皮肤皱纹和两个月的线粒体DNA缺失后的脱发。

同样的小鼠，在线粒体DNA复制恢复后一个月后，出现了皱纹和脱发的逆转。

左边的小鼠是一只正常的控制组的小鼠，用来进行比较。

皱纹和脱发是衰老的标志。如果它们可以被逆转呢?

Keshav Singh博士和他的同事在伯明翰的阿拉巴马大学开发了一个老鼠模型。

当一种导致线粒体功能障碍的突变被诱导时，老鼠的皮肤就会起皱，几周内就会出现大面积的毛发脱落。

当线粒体功能恢复时，关闭负责线粒体功能障碍的基因，老鼠就会恢复光滑的皮肤和厚厚的毛皮，与健康的老鼠没有区别。

“据我们所知，这一发现是史无前例的，”UAB医学院遗传学教授辛格(Singh)说。

重要的是，这种突变发生在一个核基因中，它影响着线粒体功能，也就是细胞的动力室。

细胞中大量的线粒体产生了细胞生存所需的90%的化学能。

在人类，线粒体功能在衰老过程中会下降，线粒体功能障碍会导致年龄相关性疾病。

线粒体DNA的缺失也与人类线粒体疾病、心血管疾病、糖尿病、年龄相关的神经系统疾病和癌症有关。

辛格说:“这种小鼠模型应该能为预防和治疗药物的开发策略提供前所未有的机会，这些药物可以增强线粒体功能，以治疗与衰老相关的皮肤和毛发病理以及其他人类疾病，线粒体功能障碍在这些疾病中发挥了重要作用。”

当抗生素多西环素被添加到食物或饮用水中时，老鼠模型中的突变就会发生。

这导致线粒体DNA的缺失，因为复制DNA的酶变得不活跃。

在四个星期内，这些老鼠的毛发变白，毛发密度降低，脱发，行动迟缓，无精打采，这些变化让人联想到自然衰老。

在诱变后的4到8周，小鼠皮肤起皱，母小鼠比雄小鼠有更严重的皮肤皱纹。

戏剧性的是，这种脱发和皮肤皱纹可以通过关闭突变来逆转。

照片显示了两个月的多西环素诱导后的头发脱落和皮肤起皱，同样的老鼠在停止使用多西环素的一个月后恢复了耗尽的线粒体DNA。

当突变发生时，其他器官几乎没有变化，这表明与其他组织相比，线粒体在皮肤中的作用更为重要。

起皱的皮肤呈现出与内在和外在老化相似的变化——内在老化是老化的自然过程，外在老化是影响老化的外在因素的影响，例如由过度日照或长期吸烟引起的皮肤皱纹。

在这些细节中，诱导性诱变小鼠的皮肤出现了大量的皮肤细胞、外层异常增厚、毛囊功能障碍和炎症的增加，这些似乎是导致皮肤病理的原因。

这类似于人体皮肤的外在老化。

线粒体DNA缺失的小鼠在细胞中也表现出四种与衰老相关的标记物的表达改变，类似于内在衰老。

皮肤也显示出基质金属蛋白酶和它们的组织特异性抑制剂之间的平衡被破坏——这两者的平衡对于保持皮肤中的胶原纤维、防止起皱是必要的。

诱变小鼠的线粒体降低了线粒体DNA含量，改变了线粒体基因表达，并使参与氧化磷酸化的线粒体中的大型复合物不稳定。

突变的逆转恢复了线粒体功能，以及皮肤和头发的病理表型。

这表明，线粒体是皮肤衰老和脱发的可逆性调节因子，辛格称之为“令人惊讶”的观察。

辛格说:“这表明，线粒体-细胞核交叉对话背后的表观遗传机制在恢复正常的皮肤和头发表型上必须发挥重要作用。”

“还需要进一步的实验来确定其他器官的表型变化是否也可以通过修复线粒体DNA而逆转到野生型水平。”