벌거벗은두더지쥐(NMR) 또는 Heterocephalus glaber 는 동아프리카에 서식하는 설치류로 37년이 넘는 놀라운 수명을 자랑합니다. 이로 인해 가장 오래 사는 설치류가 되었습니다. 이 포스트에서는 벌거벗은두더지쥐의 수명 연장에 기여하는 생물학적 특성과 메커니즘에 대해 알아보겠습니다.
벌거벗은두더지쥐는 다른 설치류와 달리 털이 거의 없고, 피부가 분홍색이며, 눈이 매우 작습니다.
이러한 외형은 그들이 지하에서 살기 때문에 적응한 결과입니다. 벌거벗은두더지쥐는 지하 터널을 파고, 식물의 뿌리를 먹으며, 사회적으로 활동합니다. 그들은 여왕과 수컷 몇 마리를 제외하고는 모두 불임입니다. 이것은 그들이 하나의 집단으로 협력하고, 경쟁을 줄이고, 유전적 다양성을 유지하기 위한 방법입니다.
벌거벗은두더지쥐의 수명 연장에 가장 중요한 요인은 그들의 저산소 저대사입니다.
벌거벗은두더지쥐는 지하에서 살기 때문에 산소가 부족한 환경에 적응해야 합니다. 그들은 산소 소비량을 낮추고, 혈액의 산소 운반 능력을 높이고, 저산소 상태에서도 에너지를 생산할 수 있는 글리코겐을 축적합니다. 이러한 저산소 저대사는 세포의 손상과 노화를 감소시키고, 암과 같은 질병에 대한 저항력을 향상시킵니다.
또한 벌거벗은두더지쥐는 다른 설치류보다 DNA 복구 능력이 뛰어납니다.
DNA 복구란 세포 분열 과정에서 발생하는 DNA 손상을 수정하는 것입니다. DNA 손상은 세포 기능의 이상과 질병의 원인이 될 수 있습니다. 벌거벗은두더지쥐는 DNA 복구 효소의 활성도가 높고, DNA 손상에 대한 감지와 응답 시스템이 잘 발달되어 있습니다. 이것은 그들이 세포 분열을 잘 조절하고, 유전자 변이를 방지하고, 암과 같은 질병을 예방할 수 있게 해줍니다.
마지막으로 벌거벗은두더지쥐는 스트레스에 강합니다.
스트레스란 외부 환경의 변화나 위협에 대한 생체의 반응입니다. 스트레스는 호르몬 분비와 신경 전달을 조절하는 시스템에 영향을 줍니다. 스트레스가 지속되면 세포의 손상과 염증을 유발하고, 면역 시스템과 신경 시스템을 약화시킬 수 있습니다. 벌거벗은두더지쥐는 스트레스에 대한 반응을 잘 조절하고, 스트레스 호르몬의 수준을 낮추고, 스트레스로 인한 세포 손상을 회복하는 능력이 높습니다. 이것은 그들이 스트레스로 인한 노화와 질병을 방지하고, 건강을 유지할 수 있게 해줍니다.
벌거벗은두더지쥐는 동물계에서 특별한 존재입니다.
그들은 저산소 저대사, DNA 복구 능력, 스트레스 저항력 등의 생물학적 특성으로 인해 37년이라는 놀라운 수명을 달성했습니다. 그들은 노화와 질병에 대한 연구에 중요한 모델 동물이 되었습니다. 벌거벗은두더지쥐의 비밀을 풀어내면 인간의 수명과 건강에도 도움이 될 수 있습니다.
이러한 벌거벗은두더지 쥐 (NMR)의 세포 노화에 관한 최신 연구 결과를 소개합니다.
구마모토 대학의 연구원들은 벌거벗은두더지 쥐 (NMR)의 세포 노화 과정을 연구하여 노화 세포를 제거하고 노화에 대한 저항성에 잠재적으로 기여하는 NMR 특유의 " 천연 세놀리틱 즉, 자연적인 노화 분해" 메커니즘을 발견했습니다.
시험관 내 및 생체 내 방법을 모두 사용하여 이 연구는 이 과정에서 세로토닌 대사의 역할과 MAO 효소의 역할을 확인하여 노화 방지 전략과 노화 관련 질병에 대한 치료에 대한 통찰력을 제공했습니다.
벌거숭이두더지쥐(NMR)가 노화와 관련된 특이적 종별 메커니즘을 발견
벌거벗은두더지쥐(NMR) 또는 Heterocephalus glaber 는 동아프리카에 서식하는 설치류로 37년이 넘는 놀라운 수명을 자랑합니다. 이로 인해 가장 오래 사는 설치류가 되었습니다. 노화와 암과 같은 질병에 대한 그들의 놀라운 저항력은 과학계의 관심을 불러일으켰고, 연구자들은 그들의 장수에 기여하는 메커니즘을 밝히기를 희망하고 있습니다.
벌거벗은두더지쥐(NMR)의 노화 이해
이전 연구 에서는 이와 관련하여 DNA 복구 메커니즘, 단백질 안정성 및 번역 정확도 ( RNA를 단백질로의 정확한 전환 ) 의 역할을 탐구했지만 노화 저항 뒤에 있는 분자 메커니즘/요인은 대체로 불분명합니다. 더욱이, 노화 저항에 대한 세포 노화의 기여는 잘 알려져 있지 않습니다.
세포 노화(세포 노화)는 나이가 들수록 진행되는 세포 분열의 비가역적인 정지를 특징으로 합니다. 노화 세포는 세포 사멸 가능성이 낮고 나이가 들수록 조직에 축적되어 만성 염증을 촉진하고 조직의 기능을 손상시킵니다. 세포 노화는 노화에 중요한 역할을 하지만 NMR에서의 기능에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다.
구마모토 대학 미우라 연구소에서 사육되고 있는 벌거숭이두더지쥐. 제공: 일본 구마모토 대학교의 Yoshimi Kawamura 및 Kyoko Miura
벌거벗은 두더지쥐(NMR) 의 세포 노화에 대한 연구
이를 위해 구마모토 대학 노화 및 장수 연구과의 미우라 쿄코 교수가 이끄는 일본 연구진은 벌거벗은두더지쥐(NMR) 에서 세포 노화가 어떻게 일어나는지, 그리고 어떤 현상이 있는지를 이해하기 위해 일련의 시험관 내 및 생체 내 실험을 수행했습니다. 노화 세포의 축적과 노화 지연을 억제하는 데 기여하는 종별 메커니즘. 구마모토 대학 노화 및 장수 연구과는 벌거벗은두더지쥐(NMR) 을 육성하고 노화 및 암에 대한 저항성에 대한 연구를 수행하는 일본 유일의 센터입니다.
최근 The EMBO Journal 에 발표된 연구의 근거를 설명하면서 Miura 교수는 “세놀리시스(Senolytic) 또는 노화 세포의 표적 제거는 생쥐의 노화 관련 쇠퇴를 억제하는 것으로 나타났습니다. 그러나 생쥐에서의 연구 결과가 일반화될 수 있는지 여부는 아직 의문으로 남아 있습니다. 이 연구에서 우리는 노화를 예방하기 위한 치료 전략으로 노화 세포를 제거하는 진화적 근거를 제공할 수 있는 NMR 특이적 "천연 세놀리틱" 메커니즘을 발견했습니다."
연구 결과 및 방법론
연구팀은 DNA 손상제인 독소루비신(DXR)을 낮은 농도로 사용하여 체외에서 벌거벗은두더지쥐(NMR) 및 마우스 유래 피부 섬유아세포의 세포 노화를 유도했습니다. 그들은 NMR 및 마우스 섬유아세포 모두에서 세포 노화가 유도되면 INK4a와 RB(세포 노화 유도에 중요한 요소)의 활성화로 세포 주기가 정지되어 세포 증식이 중단된다는 사실을 관찰했습니다. 그러나 NMR 세포만이 점진적이고 유의하게 세포사멸을 활성화시켰으며, 이는 NMR 세포의 제거를 통해 노화 세포 축적이 억제될 수 있음을 시사합니다.
연구진은 추가 실험을 통해 비노화 벌거벗은두더지쥐(NMR) 섬유아세포에는 세로토닌(신경 세포 사이에 신호를 보내는 신경전달물질)이 축적되어 있지만 생쥐 섬유아세포에는 축적되지 않음을 관찰했습니다. 노화가 유도되면 NMR 세포에서 세로토닌은 모노아민 산화효소(MAO; 세포 노화 유도 후 노화 NMR 섬유아세포에서 고도로 활성화되는 효소)에 의해 대사되어 5-히드록시인돌 아세트산(5-HIAA; 대사산물)으로 전환되어 큰 분비물을 방출 합니다 .
가장 오래 사는 설치류 종인 벌거숭이 두더지 쥐에서 일본 연구자들이 확인한 독특한 "천연 세놀리틱" 또는 자연 노화 세포 제거 메커니즘을 묘사하는 인포그래픽. 그들은 INK4a-RB 신호 전달 및 세로토닌 대사의 활성화와 관련된 종 특이적인 메커니즘을 제안했는데, 이는 세포 내 산화 손상을 증가시키고 이후 노화 NMR 세포의 사망을 유발합니다.
연구팀은 세포 내 H2O2 생성으로 인한 산화 스트레스가 노화 벌거벗은두더지쥐(NMR) 섬유아세포를 세포 사멸 경로로 유도해 세놀리시스(노화 세포를 선택적으로 제거)로 이어진다고 제안했다. 이는 MAO 억제제와 항산화제의 첨가가 NMR 섬유아세포의 세포 사멸을 억제한다는 관찰에 의해 확인되었습니다.
유사한 메커니즘이 생체 내에서도 널리 퍼져 있는지 확인하기 위해 연구팀은 블레오마이신(DNA 손상제)을 사용하여 생쥐의 폐와 NMR에서 세포 노화를 유도했습니다. 그들은 아마도 DNA 손상에 대한 급성 반응으로 인한 세포 사멸이 처음에는 쥐와 NMR 폐 세포 모두에서 2일차에 증가한다는 것을 관찰했습니다. 그러나 2일차에 처음 증가한 후 세포 사멸의 감소가 관찰되었고 21일차에는 NMR 폐 세포에서만 세포 사멸이 다시 증가했습니다.
향후 방향 및 결론
또한, MAO 저해제 처리는 21일차에 세포사멸을 유의하게 억제하였으나 벌거벗은두더지쥐(NMR) 폐에서만 노화세포의 수를 증가시켰다. 이는 MAO가 세포사멸을 유도하고 세포사멸 유도 후 노화세포의 수를 감소시키는 역할을 함을 시사한다. NMR 폐 세포의 노화. 이러한 결과는 시험관 내 발견과 일치하며 MAO가 NMR 조직에서 노화 세포의 축적을 억제하는 데 기여한다는 것을 시사합니다.
어떤 종류의 노화 세포를 언제, 어떻게 제거해야 하는지 이해하기 위해서는 벌거벗은두더지쥐(NMR) 조직의 노화 세포 제거 메커니즘에 초점을 맞춘 추가 연구가 필요합니다. 이러한 연구는 보다 안전하고 표적화된 세놀리틱 약물의 개발에 도움이 될 수 있습니다. 라고 Miura 교수는 향후 단계에 대해 논의하면서 말했습니다.
전반적으로, 이러한 발견은 INK4a-RB 매개 세포 사멸이 벌거벗은두더지쥐(NMR) 에서 노화 관련 퇴행에 저항하는 데 도움이 될 수 있음을 시사합니다. 우리는 이 수명이 긴 종에서 자연적인 세놀리틱 메커니즘을 강조함으로써, 이 연구가 암과 같은 노화 관련 질병에 대한 노화 방지 전략 및 표적 치료법 개발에 기여할 것이라고 확신합니다.
By KUMAMOTO UNIVERSITY OCTOBER13, 2023
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