基于秀丽隐杆线虫的中医药抗衰老研究_顾闻

［基金项目］ 国家自然科学基金资助项目（ 81373706） ［作者简介］ 顾闻，女，在读硕士生，主要从事中医抗衰老及 治疗衰老相关疾病的临床与基础研究。 ［通讯作者］ 陈川，主任医师，硕士生导师。 E-mail： ch9453@ 126． com
L4 期发育为成虫。在高密度拥挤、缺乏食物及环境 干燥的情况下，秀丽隐杆线虫会在 L2 期后停止进 入 L3 期，而是进入一个特殊的时期，称 dauer 期。 进入 dauer 期是秀丽隐杆线虫为了适应不良环境而 继续生存的应激。当 dauer 期的秀丽隐杆线虫再次 给其喂食后，秀丽隐杆线虫可以继续发育到 L4 期， 因此可以利用 dauer 期的秀丽隐杆线虫的特性而进 行秀丽隐杆线虫的保存。 1． 2 秀丽隐杆线虫作为衰老模型的优势 秀丽隐 杆线虫是很好的延缓衰老研究的模式生物［3］，被广 泛应用 于 衰 老 相 关 的 信 号 转 导 和 药 物 筛 选 研 究。 1998 年 Ogg 团队［4］发现 daf-2 突变的秀丽隐杆线虫 寿命可延长正常寿命的 2 倍，此事件可作为秀丽隐 杆线虫进入衰老研究领域的标志性事件。秀丽隐 杆线虫作为衰老模型有以下几点优势： ①秀丽隐杆 线虫世代周期短，通常为 3 d 左右。②秀丽隐杆线 虫培养条件简单，可以在琼脂板上或是液体培养基 中取食大肠 杆 菌 为 主，具 有 产 卵 量 大、产 卵 周 期 短 的特点，因此在实验室中可以培养和繁殖大量的秀 丽隐杆线虫，而且可以大量获得同步化（ 生长时期 处于同一阶段） 的秀丽隐杆线虫，以此来消除这种 影响，从中得到的寿命指标更准确、可靠［5］。③ 秀 丽隐杆线 虫 身 体 是 透 明 的，方 便 在 显 微 镜 下 观 察。 ④秀丽隐杆线虫 60% ～ 80% 的基因与人类的相关 基因高度保守，故可通过观察秀丽隐杆线虫的衰老 基因通路为人类做更大的贡献。
1 模式生物的新星———秀丽隐杆线虫
1． 1 秀丽隐杆线虫的生理发育特征 秀丽隐杆线 虫个体较小，成虫大约有 1 mm 长。秀丽隐杆线虫 主要包含表皮、1 个食管、2 个较小的导管、咽道、生 殖系统及排泄系统。秀丽隐杆线虫的发育过程包 括胚胎期、幼虫期和成虫期三个过程。秀丽隐杆线 虫在实验室容易保存和饲养。20℃ 标准实验室条件 下，秀丽隐杆线虫从受精卵发育为成虫仅需 3． 5 d， 可存活约 20 d。在发育过程中秀丽隐杆线虫经历 14 h 的胚胎发育期，后又经历 L1 期、L2 期、L3 期、
隐杆线虫麻痹症状。在胡桃酮诱导 CL4176 氧化应 激后，LWDH-EE 能降低其体内活性氧的产生； 在热 应激后，LWDH-EE 能减少 CL4176 中 amy1 基因表 达，同时升高热休克蛋白的表达。提示 LWDH-EE 可以通过抗氧化、调节热休克蛋白的途径来缓解 β 淀粉样蛋白产生的毒性作用［17］。
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AC T A U N IVEＲ SIT AT IS T Ｒ ADIT IO N IS M EDIC ALIS SIN EN SIS PHAＲ M AC O LO GIAEQ U E SHAN GHAI Vol． 28 N o． 5 Sep．，2014
基于秀丽隐杆线虫的中医药抗衰老研究
顾闻 陈川
当今社会是人口老龄化时代，我国 60 岁及以上 老年人口比重为 14． 3% ，衰老以及与衰老相关的疾 病已成为日趋严重的医学问题和社会问题。衰老 学说有 200 多种，包括自由基损伤说、神经内分泌紊 乱说、代谢学说、线粒体损伤学说、限食理论等。自 Sydney Brenner 于 1967 年发现了秀丽隐杆线虫的遗 传调控机制后［1］，秀丽隐杆线虫便作为分子生物学 的模式生 物，广 泛 应 用 于 衰 老 及 其 相 关 疾 病 的 研 究。中医药 在 抗 衰 老 研 究 中 形 成 了 先 天 说、后 天 说、虚实说 等 独 特 的 理 论 体 系［2］，但 其 机 制 尚 不 明 确。秀丽隐 杆 线 虫 具 有 生 命 周 期 短、易 于 培 养、基 因序列明确等优点。通过研究中药干预秀丽隐杆 线虫，能为中医药抗衰老理论提供分子生物学依据。
3 中药在秀丽隐杆线虫衰老中应用的前景
秀丽隐杆 线 虫 寿 命、世 代 周 期 短，易 于 培 养 与 观察等特点都有利于衰老的研究。基于秀丽隐杆 线虫模型，中 医 药 可 从 调 控 衰 老 基 因、调 节 氧 化 应 激水平、抑制 Aβ1 -42 沉积等方面抗衰老及治疗衰老 相关疾病。但中医药在秀丽隐杆线虫模型中与衰 老相关的分子通路、mＲNA 水平调控等的报道并不 多见。目前秀丽隐杆线虫的基因谱已经阐明，若充 分挖掘秀丽隐杆线虫的实验技术与方法，并与中医 药相结合，可为中医药抗衰老的作用机制提供更广 阔的前景。
上海市中医老年医学研究所 （ 上海 200031）
【摘 要】 衰老以及与衰老相关的疾病是当今社会日趋严重的医学问题和社会问题。秀丽隐杆线虫是一 种很好的衰老模式生物，具有寿命短、世代周期短、易于培养与观察等特点。中医药抗衰老有明确疗效，多 种中药提取物及中药复方可基于秀丽隐杆线虫模型，调控衰老基因、调节氧化应激水平、抑制 Aβ1 -42 沉积 等方面抗衰老及治疗衰老相关疾病。 【关键词】 秀丽隐杆线虫； 衰老； 中药； 综述 【中图分类号】 Ｒ285． 5 【文献标志码】A 【文章编号】1008-861X（ 2014） 05-0096-03
沈自 尹 等［8］ 发 现 淫 羊 藿 总 黄 酮 （ EP imedium flavoniods，EF） 可延长秀丽隐杆线虫寿命，50 mg / L 的 EF 组的最大寿命高于正常组。并且发现在急性 热应激实验和急性氧化应激实验中，EF 组秀丽隐杆 线虫平均生存时间都长于对照组，故推测 EF 提高 秀丽隐杆线虫的压力应激能力为其延长秀丽隐杆 线虫寿命的机制之一。 2． 1． 2 调节秀丽隐杆线虫衰老基因表达 基因 age-1、daf-2、daf-16、ins-18、let-60、sir-2． 1、sod-3 等 能通过胰岛素 － 类胰岛素信号转导通路调节秀丽 隐杆线虫寿命［9-10］。其中 age-1、daf-2 基因进入衰 老期后表达量增加，显示促进衰老作用； 而 ins-18、 let-60、sir-2． 1、sod-3、daf-16 进入衰老期后表达量下 降，显示 延 缓 衰 老 的 作 用［11］。 汪 晓 燕 等［11］ 用 川 芎 提取物干预秀丽隐杆线虫后发现： 用药 6 d 的秀丽 隐杆线虫 age-1、daf-2 基因表达显著下调，ins-18、 let-60、sir-2． 1、sod-3 基因表达显著上调。提示川芎
提取物主要通过抑制胰岛素信号通路的衰老基因 表达，促进长寿基因表达发挥延寿作用。
黄芪多糖能延长 daf-2 、age-1 突变的秀丽隐杆 线虫的寿命，但对 daf-16 突变的秀丽隐杆线虫寿命 无影响，提示它对寿命调控与 daf-16 通路密切相 关［12］。并且 黄 芪 多 糖 还 能 延 长 多 聚 谷 氨 酰 胺 （ polyQ） 转基因秀丽隐杆线虫的寿命，能降低秀丽隐 杆线虫体内 polyQ 的沉积，并减少与此相关的神经 毒性。进一步研究发现，对于 polyQ 转基因秀丽隐 杆线虫中，黄芪多糖能调控 daf-16 的下游基因，如 降低 daf-16 转录目标基因 scl-20 的表达，说明黄芪 多糖通过抑制毒性产物、调控衰老基因从而发挥抗 衰老作用［12］。
淫羊藿次苷 II 同样能延长秀丽隐杆线虫寿命， 升高野生型秀丽隐杆线虫中 daf-16 的表达，并使秀 丽隐杆线虫更耐受热和氧化应激［5］。 2． 1． 3 缓解 AD 等神经退行性疾病的病理表现 阿尔茨海默病（ Alzheimer disease，AD） 与衰老密切 相关［13］。用 Aβ 干预秀丽隐杆线虫造 AD 模型后发 现，银杏叶提取物 EGb761 和银杏内酯能缓解 Aβ 引 起的麻痹 等 病 理 性 行 为，降 低 对 5-羟 色 胺 的 敏 感 性。同时发现 EGb761 可以抑制秀丽隐杆线虫体内 Aβ 的聚集和沉积，但用左旋维生素干预后并不能 改善 AD 秀丽隐杆线虫的病理性行为，说明 EGb761 不是通过单纯抗氧化来预防和治疗 AD 的［14］。淫 羊藿次苷 II 也能延缓神经退行性病变中 polyQ 和人 β 淀粉样蛋白 1-42 （ Aβ1 -42） 毒性引起的肌肉麻痹 症状。 2． 2 抗衰老中药复方 中药复方干预秀丽隐杆线 虫同样可以改善其氧化应激状态、调节其衰老基因 表达，缓 解 神 经 退 行 性 疾 病 的 病 理 表 现。史 爱 武 等［15］发现补肾抗衰汤（ 由菟丝子、黄精、紫石英、肉 苁蓉、当归、川芎、五味子等水煎浓缩制成） 可以增 加经过紫外线照射、热休克和百草枯处理后野生型 秀丽隐杆线虫的过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活 性，提高秀丽隐杆线虫抗氧化的能力。进一步研究 发现，补肾抗衰汤干预可以增加秀丽隐杆线虫 daf16 的基因表达并降低 daf-2 的基因表达，显著延长 daf-2、daf -16 突变体秀丽隐杆线虫的寿命［16］。提 示补肾抗衰汤可以从抗氧化和调节衰老基因两方 面影响秀丽隐杆线虫寿命。
基于秀丽隐杆线虫的研究工作可以揭示许多 基本生命现象和过程，如细胞凋亡、细胞谱系、信号 转导，由此我们可以更深入地研究中药抗衰老的作 用靶点，为疾病的治疗和预防提供新的思路。
上海中医药大学学报 第 28 卷 第 5 期 2014 年 9 月
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2 基于秀丽隐杆线虫的中医药干预及其作用机制
2． 1 抗衰老中药提取物 2． 1． 1 改善秀丽隐杆线虫体内氧化应激状态 氧 化应激被认为是导致衰老的一个重要因素，在氧化 应激的情况下，细胞内线粒体产生活性氧（ reactive oxyge白、DNA 对细胞产生损伤、坏死和凋亡。柏子仁提 取物在正常生理和压力应激状态下都可以延长秀 丽隐杆线虫寿命，并能显著降低秀丽隐杆线虫体内 的 ＲOS 含量，提高抗氧化相关蛋白含量如谷胱甘肽 转移酶（ glutathione S-transferase-4，GST-4） 和热激蛋 白-16． 2 （ heat shock protein-16． 2，HSP-16． 2） ，说明 柏子仁可以通过调节 ＲOS 清除水平来延长秀丽隐 杆线虫寿命［6］。