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研究目的:衰老是生物体随着时间的推移结构和机能衰退,适应性和抵抗力减退的现象。多种因素能够影响衰老,红景天具有抗氧化、抗疲劳、延缓衰老的保健作用;适度饮酒有利于防治代谢综合症,而长期过量饮酒损害机体糖耐量,导致胰岛素抵抗。已有研究发现,调节寿命过程中存在多种调节子。Sir2(slienceinformation regulator,沉默因子调节子)是一种烟酰腺嘌呤二核苷酸(NAD+)依赖的组蛋白/非组蛋白去乙酰基酶,Sir2是公认的长寿因子。在黑腹果蝇(Drosophilamelanogaster,DM)体内,Sir2表达量提高,果蝇的生命周期显著延长。缺氧诱导因子(Hypoxia inducible factor,HIF)是一种普遍存在的缺氧应答元件,近年来发现HIF也是调节寿命调节子。在果蝇体内HIF相关的基因有Sima、Fatiga、Tango。因此本论文首先探究红景天、乙醇对不同状态的黑腹雄果蝇(maleDM,MDM)寿命的影响,进而探究红景天、乙醇对MDM的Sir2和HIF相关基因表达的影响,从而初步揭示乙醇、红景天影响寿命的可能机制。
研究方法:配制糖浓度为0.00g/100ml、1.35g/100ml、2.025g/100ml、2.70g/100ml、3.375g/100ml、4.05g/100ml、4.725g/100ml、5.40g/100ml……37.80g/100ml、43.20g/100ml共计18组的糖培养基,培养MDM,每组5管,每管30只未交配MDM,计算存活率、平均寿命、最高寿命和半致死数。根据不同糖浓度下MDM存活率曲线和平均寿命、半致死时间、最高寿命的结果,建立两个果蝇模型即:存活率高、寿命长的正糖模型(normal sugar model,NSM);存活率低、寿命短的高糖模型(high sugar model,HSM)。在这两个模型的基础上,进行以下分组处理:单身MDM组(virgin group,VG)、正常交配MDM组(matedgroup,MG)——即分为正糖单身雄果蝇、正糖交配雄果蝇、高糖单身雄果蝇、高糖交配果蝇。对四组果蝇分别给于红景天和乙醇刺激,红景天培养基浓度为:0.00 g/100 ml、1.50 g/100 ml、3.00 g/100 ml、6.00 g/100 ml、10.00 g/100 ml;乙醇培养基浓度为:0.00 ml/100 ml、0.50 ml/100 ml、1.00 ml/100 ml、2.00 ml/100 ml、4.00 ml/100 ml、8.00 ml/100 ml、16.00 ml/100 ml。计算存活率、平均寿命、半致死时间、最高寿命,找到延长果蝇寿命的最佳红景天浓度和乙醇浓度。在最佳红景天和乙醇条件下,培养二十天后,提取MDM的actin、Sir2、Sima、Fatiga以及Tango的mRNA,采用荧光定量PCR检测mRNA的表达水平。
研究结果:1.白砂糖浓度在一定范围内,能够延长MDM寿命,并且存在效果最佳的浓度;超过最佳糖浓度后,MDM寿命开始缩短,直到明显低于无糖组。处于最佳糖浓度条件下的MDM寿命最长,具有抗干扰能力;低于/高于最佳糖浓度条件的MDM寿命均明显低于最佳糖浓度条件下的MDM。因此建立了MDM的正糖模型和高糖模型。
2.红景天能延长各种状态的MDM寿命,在NSM和HSM下,红景天最适浓度分别是3.00 g/100 ml、10.00 g/100 ml。红景天能够上调HIF的表达,并能延长MDM寿命,HIF可能是寿命相关的冗余信号之一。
3.低浓度乙醇(0.50 ml/100 ml)能延长单身MDM的寿命,但是对于正常交配的MDM,不能延长其寿命。高浓度乙醇(2.00 ml/100 ml、4.00 ml/100 ml、8.00ml/100 ml、16.00 ml/100 ml)明显缩短MDM寿命。并且发现正常交配的MDM寿命比单身MDM寿命长。
4.正糖组红景天浓度为3.00 g/100 ml时可以上调Sir2、Sima、Fatiga、Tango的表达(P<0.01);高糖组红景天浓度为10.00 g/100 ml时可以上调Sir2、Sima、Fatiga、Tango的表达(P<0.01)。正糖组和高糖组乙醇浓度为0.50 ml/100 ml时可以上调Sir2、Sima、Fatiga、Tango的表达(P<0.01)。
研究结论:实验在酵母菌培养基(source-yeast,SY)培养基基础上,扩大糖浓度梯度建立白砂糖依赖的果蝇寿命模型:将MDM寿命最佳,并且能够抵抗一定糖浓度影响的处于寿命内稳态(longevity-specific homeostasis,LoSH),规定为正糖;浓度高于正糖,并且显著缩短寿命的规定为高糖,高糖组都远离LoSH。正糖条件下,低浓度乙醇能够延长单身MDM寿命,并能够抵抗一定乙醇浓度的影响,这可能是乙醇激活了调节寿命的有关HIF的冗余通路(Redundant paths,RP)。正糖条件下,交配MDM能够抵抗低浓度乙醇的影响,推断交配也能启动HIF相关通路。红景天能够延长各组DM寿命,并且存在最适剂量,这说明红景天能够激活相关RP。低浓度乙醇和红景天均能上调Sir2、Sima、Fatiga、Tango的表达,这为研究乙醇、红景天影响寿命的机制提供了新的研究依据。