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闻臭味还能延长寿命?动物研究新发现,对“臭味”敏感能活得更长久

Image▎药明康德内容团队编辑

有些人对气味格外敏感,汗臭、粪便、呕吐物、腐烂鱼虾……忍受不了一点。通常来说,对异味、臭味感到恶心,可以让生物体退缩,远离有害物质,避免中毒。而科学家们最近在动物实验中发现,对臭味的厌恶还有一个长远的好处。

根据《自然-衰老》上新近发表的一篇研究论文,闻到臭味后产生的厌恶反应会在动物体内直接触发特定的神经环路,促进机体积极清除体内的有毒蛋白质,从而达到延长寿命的效果。

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研究人员选取了秀丽隐杆线虫(C. elegans)作为观察对象。虽然这种小蠕虫看起来和人类大相径庭,但它们和人类有很多共享的基因和高度保守的基因调控机制,早已成为研究发育、衰老的经典模式生物。

线虫主要以细菌为食,比如大肠杆菌。不过有些细菌相当于“腐烂鱼虾”,是吃不得的,比如铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌等病原菌。线虫遇到这类病原菌,无需直接接触,闻到就会表现出厌恶反应,远远躲开。

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▲线虫对病原菌分泌的一些“臭味”分子敏感,产生厌恶行为(图片来源:参考资料[1])

实验中,研究人员就以病原菌分泌的一种名为1-十一烯(1-undecene)的化合物分子对线虫进行了测试。这种挥发性物质本身对线虫无毒,但对线虫来说有讨厌的气味。

有趣的事情出现了:相比没有接触过病原菌气味的线虫,闻了数小时1-十一烯的线虫会活得更久。

与此同时,研究人员通过荧光报告基因和对神经元信号的追踪发现,线虫的肠道组织内出现了对异味分子的反应:内质网未折叠蛋白反应(UPR)被激活。

内质网是蛋白质加工的场所,蛋白质只有在这里经过正确的折叠才能运输出去发挥应有的功能。而没有完成折叠或是折叠错误的蛋白需要被销毁,如果大量堆积在内质网,就会造成内质网损伤。影响人类健康寿命的阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病都与错误折叠的蛋白质积累过多有密切关系。

而UPR反应被激活,可以诱导修复机制,帮助细胞更有效地处理有缺陷的蛋白。对于闻到1-十一烯气味的线虫来说,激活了UPR反应后,细胞增强了对有毒蛋白质的清除率,可以预防疾病相关的蛋白质发生聚集,从而可能增加动物的复原能力并延长其寿命。

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▲暴露于1-十一烯延长了线虫的寿命更长,并增加了周围组织对未折叠蛋白的清除(图片来源:参考资料[1])

“线虫可以通过气味感知环境中的危险,甚至在发现致病菌之前就增强应激反应。”研究论文的第一作者Evandro Araújo de Souza博士总结说,对“臭味”产生的厌恶表明了生物体保护自己有能力免受有害物质的侵害。

研究人员还在论文中进一步揭示,线虫特定神经元中的DAF-7蛋白及其下游因子在气味引起的厌恶和UPR反应中起着关键的介导作用,这些分子也是线虫闻着1-十一烯而长寿所不可或缺的。而人类细胞中有着与DAF-7对应的等效蛋白,即转化生长因子TGF-β。那么,在人类细胞中是否可以循着TGF-β信号通路触发UPR修复机制,这些问题需要后续研究。

参考资料:
[1] Evandro A. De-Souza et al., Olfactory chemosensation extends lifespan through TGF-β signaling and UPR activation. Nature Aging (2023) Doi: https://doi.org/10.1038/s43587-023-00467-1
[2] Longevity may be associated with olfactory perception of harmful substances. Retrieved Oct. 27, 2023 from https://medicalxpress.com/news/2023-10-longevity-olfactory-perception-substances.html

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