科学家在小鼠模型中逆转衰老相关的皮肤皱纹和脱发

基因突变会导致皮肤皱纹和脱发;关闭该突变可使小鼠恢复正常外观。

在小鼠模型中,研究人员已经消除了皱纹皮肤和脱发,这是衰老的标志。当诱导导致线粒体功能障碍的突变时,小鼠在几周内出现皱纹皮肤和广泛,可见的脱发。当通过关闭负责线粒体功能障碍的基因来恢复线粒体功能时,小鼠返回光滑的皮肤和厚厚的皮毛,与同龄的健康小鼠无法区分。

皱纹皮肤和脱发是衰老的标志。如果他们可以逆转怎么办?

Keshav Singh,博士及其同事在阿拉巴马大学伯明翰分校开发的一种小鼠模型中做到了这一点。当诱导导致线粒体功能障碍的突变时,小鼠在几周内出现皱纹皮肤和广泛,可见的脱发。当通过关闭负责线粒体功能障碍的基因来恢复线粒体功能时,小鼠返回光滑的皮肤和厚厚的皮毛,与同龄的健康小鼠无法区分。

“据我们所知,这种观察是前所未有的,”UAB医学院遗传学教授辛格说。

重要的是,这样做的突变是在影响线粒体功能的核基因中,这种微细的细胞器被称为细胞的发源。细胞中许多线粒体产生90%的化学能量细胞需要存活。

在人类中,衰老期间线粒体功能下降,线粒体功能障碍可以驱动与年龄相关的疾病。线粒体中DNA的消耗也涉及人线粒体疾病,心血管疾病,糖尿病,与年龄相关的神经障碍和癌症。

“这种小鼠模型,”Singh说,“应该为开发预防和治疗药物开发策略提供前所未有的机会,以增强线粒体功能,用于治疗衰老相关的皮肤和头发病理学以及线粒体功能障碍发挥作用的其他人类疾病。一个重要的角色。“

当将抗生素强力霉素加入食物或饮用水中时,诱导小鼠模型中的突变。这导致线粒体DNA的耗尽,因为复制DNA的酶变得无活性。

在四周内,小鼠显示白发,头发密度降低,脱发,运动减慢和嗜睡,这些变化让人联想到自然衰老。在诱导突变后4至8周观察到皱纹皮肤,并且女性皮肤皱纹比男性更严重。

显着地,通过关闭突变可以逆转这种脱发和皱纹皮肤。下面的照片显示了强力霉素诱导两个月后的脱发和皱纹皮肤,并且在强力霉素停止后一个月后相同的小鼠,允许恢复耗尽的线粒体DNA。

诱导突变时,其他器官的变化很小,表明与其他组织相比,线粒体在皮肤中起重要作用。

皱纹皮肤表现出与内在和外在衰老相似的变化 - 内在衰老是衰老的自然过程,外在衰老是影响衰老的外部因素的影响,如过度晒太阳或长时间发展的皮肤皱纹 - 吸烟。

在细节中,诱导突变小鼠的皮肤显示皮肤细胞数量增加,外层异常增厚,毛囊功能失调和炎症增加,这似乎有助于皮肤病理学。这些类似于人类皮肤的外在老化。具有耗尽的线粒体DNA的小鼠也显示细胞中四种衰老相关标志物的表达改变,类似于内在衰老。

皮肤也表现出基质金属蛋白酶与其组织特异性抑制剂之间平衡的破坏 - 这两者之间的平衡对于维持皮肤中的胶原纤维以防止起皱是必要的。

诱导突变小鼠的线粒体线粒体DNA含量降低,线粒体基因表达改变,线粒体中涉及氧化磷酸化的大复合物不稳定。

逆转突变恢复了线粒体功能,以及皮肤和头发病理。这表明线粒体是皮肤老化和脱发的可逆调节剂,辛格称之为“令人惊讶”的观察结果。

“这表明线粒体与细胞核相互作用的表观遗传机制必须在恢复正常的皮肤和毛发表型中发挥重要作用,”辛格说,他曾被UAB任命为病理学教授。“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恢复线粒体DNA而逆转到野生型水平。”