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氫氣是線粒體營養素嗎?

作者:admin  來源:未知  更新時間:2017-06-29 16:26:49



氫氣是一種新近剛發現的選擇性抗氧化物質,所謂選擇性,是在不影響能產生信號效應氧化因素的前提下,減少氧化應激帶來的損傷效應,也就是說能保留氧化應激好的效應,減少氧化應激帶來的危害,那么如果在運動情況下使用氫氣,觀察對運動引起的PGC1-α的效應,結合端粒長度和動脈硬化等角度的分析,可以開展比較深入的研究。研究的長期目標:將氫氣作為一種運動健康效應促進分子。氫氣不僅能對多種疾病具有潛在治療效果,也能降低體育運動帶來的損傷,那么將體育運動和氫氣兩者結合起來,將成為提高身體健康的有力武器。
端粒(Telomeres)是存在于真核細胞線狀染色體末端的一小段DNA-蛋白質復合體,它與端粒結合蛋白一起構成了特殊的“帽子”結構,作用是保持染色體的完整性和控制細胞分裂周期。端粒、著絲粒和復制原點是染色體保持完整和穩定的三大要素。端粒DNA是由簡單的DNA高度重復序列組成,端粒酶可用于給端粒DNA加尾,DNA分子每次分裂復制,端粒就縮短一點(如岡崎片段),一旦端粒消耗殆盡,細胞將會立即激活凋亡機制,即細胞走向凋亡。所以端粒其長度反映細胞復制史及復制潛能,被稱作細胞壽命的“有絲分裂鐘”。端粒是染色體末端保護性的帽狀結構,端粒縮短是衰老的一個標志性事件。端粒的研究,兩個領域最關注,一個是抗衰老,希望端粒能金槍不倒(指使用冷兵器“槍”的武林高手英勇御敵的表現,勿延伸),因為端粒能保持,意味著細胞不死,是抗衰老的表現,這個研究就是這個意思。另一個是腫瘤領域,腫瘤的特點就是細胞不死,多細胞生物需要細胞不斷更新,如果某種細胞永遠不會死亡,就會發生腫瘤。腫瘤和抗衰老角度,是個矛盾,當然是希望能抗衰老,又不要腫瘤。干細胞就存在類似的糾結。

美國埃默里大學醫學院科學家發現,膳食補充劑α-硫辛酸能夠激活端粒酶促進端粒延伸,在動脈硬化小鼠模型中起到保護作用。這項研究發表在2015年8月20日的《細胞》子刊Cell Reports雜志上,為人們治療慢性疾病開辟了新途徑。
α-硫辛酸是一種存在于線粒體的輔酶,類似維他命,能消除加速老化與致病的自由基。硫辛酸在體內經腸道吸收后進入細胞,兼具脂溶性與水溶性的特性,因此可以在全身通行無阻,到達任何一個細胞部位,提供人體全面效能,是具脂溶性與水溶性的萬能抗氧化劑。
α-硫辛酸含有雙硫五元環結構,電子密度很高,具有顯著的親電子性和與自由基反應的能力,因此它具有抗氧化性,具有極高的保健功能和醫用價值(如抗脂肪肝和降低血漿膽固醇的作用)。此外,硫辛酸的巰基很容易進行氧化還原反應,故可保護巰基酶免受重金屬離子的毒害。硫辛酸在自然界廣泛分布,肝和酵母細胞中含量尤為豐富。人體可以合成,尚未發現人類有硫辛酸的缺乏癥,因此還不能稱為維生素。只能說α-硫辛酸是一種類似維生素的物質,被稱為天然的超強抗氧化劑。文章作者Wayne Alexander教授說。“α-硫辛酸很容易獲得,是天然的抗氧化劑。”研究發現,α-硫辛酸可以刺激血管周圍的平滑肌細胞生產PGC1-α,進而對抗動脈硬化。

已知PGC1-α涉及骨骼肌對體育鍛煉的應答,最近哈佛大學所謂運動激素就是從研究這個分子開始發現的。體育鍛煉可通過PGC1-α起到延緩衰老和預防慢性病的效果。PGC1-α是過氧化物酶體增殖活化受體γ輔助活化因子1α,是過氧化物酶體增殖活化受體γ輔助活化因子1(PGC-1)成員之一,PGC1-α是與能量代謝關系密切的1個轉錄輔助活化因子,在線粒體合成,能調節適應性產熱,在骨骼肌纖維類型轉換等過程中發揮重要作用。同時,還參與糖代謝和脂代謝調節,已成為治療糖尿病和肥胖等代謝疾病的新靶點。近年來還發現,PGC1-α對治療癌癥發生及神經變性疾病有一定作用。由于PGC1-α能促進鍛煉的效果,如可以對抗代謝綜合癥和減肥等。


 Alexander說。“動脈硬化、糖尿病等慢性疾病對血管的影響都與端粒縮短有關,能夠使端粒恢復健康的治療是很有前景的。”文章第一作者Shiqin Xiong博士說。“我們的研究顯示,PGC1-α可以調控端粒,為動脈硬化小鼠模型提供切實的幫助”。
在動脈硬化小鼠模型中,Xiong和Alexander發現PGC1-α缺乏會使老年小鼠血管中的斑塊更嚴重,主動脈平滑肌細胞端粒更短,端粒酶活性更低。端粒縮短會使平滑肌細胞DNA面臨更大氧化壓力。如果用腺病毒把PGC1-α送回小鼠體內促進該基因表達,這種基因治療成功恢復端粒酶的活性,延長細胞端粒。大多數細胞的端粒酶是關閉的,只在細胞增殖的時候啟動。癌細胞端粒酶一直處于活躍狀態,幫助自身持續生長。正因如此,激活端粒有可能引發癌癥或者產生其他副作用。在細胞中提升PGC1-α顯然比較方便,Xiong和Alexander想到α-硫辛酸(為什么沒有想到更好的抗氧化物質氫氣)。α-硫辛酸在臨床上被用來治療糖尿病神經病變,在動物實驗中發現能對抗動脈硬化。


研究表明,用α-硫辛酸處理體外培養的平滑肌細胞,可以刺激PGC1-α和端粒。注射到小鼠體內的α-硫辛酸也能在血管平滑肌細胞中發揮類似的作用,研究人員正在研究α-硫辛酸對小鼠其他組織的影響。因為腫瘤或癌癥存在端粒延長的問題,那么這種影響會不會促進腫瘤的發生?目前他們還沒有觀察到α-硫辛酸處理對癌癥風險有何影響,不過其癌癥風險還需要進行更全面的評估。
運動可以增加PGC1-α活性,而運動是一種典型的氧化應激,那么用α-硫辛酸也可以促進PGC1-α活性這在邏輯上有矛盾,氧化應激和抗氧化怎么會產生同樣的效應?這要求必須對兩種處理進行區分,或者測定氧化應激水平。最近哈佛大學關于運動激素的研究精彩程度要超過這個研究,因為運動激素本身也屬于內源性因子,但剛剛被發現,而且是特異性激活PGC1-α針對性更強,讓人聯想到能代替體育運動產生的效應。

原文:PGC-1αModulates Telomere Function and DNA Damage in Protecting against Aging-RelatedChronic Diseases


本文來自微信公眾號氫思語

作者:孫學軍






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