生物评论周报184期:Nature:间歇性禁食能够延长寿命

1、Nature:间歇性禁食能够延长寿命

2021年9月29日,来自美国哥伦比亚大学Mimi Shirasu-Hiza团队在《自然》杂志发表了题为“Circadian autophagy drives iTRF-mediated longevity.”的研究论文,发现昼夜自噬驱动iTRF介导的长寿。

 

Fig 1 nature截图

 

为了利用果蝇的遗传工具和特征明显的衰老标志物,研究人员开发了一种间歇性时间限制性喂养(iTRF)饮食方案,该方案能有力地延长果蝇的寿命并延迟肌肉和肠道中衰老标志物的出现。研究人员发现,iTRF增强了昼夜调节的转录,iTRF介导的寿命延长需要昼夜调节和自噬,这是一条保守的长寿途径。夜间特异性诱导自噬对延长自由饮食的寿命是必要的,也是充分的,同时也能阻止iTRF介导的寿命进一步延长。相比之下,白天特异性诱导自噬并不能延长寿命。因此,这些结果确定了昼夜调节的自噬是iTRF介导的果蝇健康益处的一个重要贡献因素。

由于昼夜节律调节和自噬在人类衰老中是高度保守的过程,这项工作突出表明,刺激昼夜节律调节的自噬的行为或药物干预可能为人们提供类似的健康益处,如延迟衰老和延长寿命。

据了解,时间限制性喂养(TRF)作为一种潜在的抗衰老治疗方法,最近在从果蝇到人类的生物体中获得了关注。TRF将食物摄入限制在一天中的特定时段。由于TRF控制进食的时间,而不是营养或热量的含量,TRF被推测为依赖于昼夜节律的调节功能,其影响的潜在分子机制仍不清楚。

 

(评论:这项研究确定了生物钟基因(Tim, Per,Cyc 和 Clk)和必要的自噬基因 Atg1 和 Atg8a 对于 iTRF 的抗衰老和延长寿命的益处是必要且充分的,iTRF 介导的寿命延长需要一个有功能的昼夜节律钟。)

文章来源:

Ulgherait, Matt, Midoun et al, Circadian autophagy drives iTRF-mediated longevity. DOI: 10.1038/s41586-021-03934-0,Nature:最新IF:43.07

 

2、Nature:科学家首次解释睡眠期间的果蝇如何对气味做出反应

2021年9月29日,来自英国帝国理工学院Giorgio F. Gilestro团队在学术期刊《自然》上发表了题为“Sensory processing during sleep in Drosophila melanogaster.”的研究论文,揭示黑腹果蝇睡眠期间的感觉处理。

研究人员提出了一个范式来研究黑腹果蝇睡眠期间感官辨别的功能基础。结果表明,睡眠中的果蝇,像人类一样,能辨别感觉刺激的质量,并更有可能对突出的刺激作出反应而醒来。研究人员还表明,睡眠期间刺激的显著性可以被内部状态所调控。研究人员提供了一个原型蓝图,详细说明了参与这一过程的回路及其调节,并证明该系统可用于探索睡眠中的大脑如何体验世界的细胞基础。

Fig 2|黑腹果蝇刺激反应显著(图来源nature截图)

 

实验中的果蝇被单独放置在管中,并由自动摄像系统监控。一旦系统检测到苍蝇睡着了,就会释放一股气味,系统会记录苍蝇是否有反应。该团队测试了吃饱喝足,进入休息状态的果蝇对数十种气味的反应,发现厌恶气味更能唤醒果蝇。

然后,该团队追踪与荧光标记相关的神经元,追踪从触角(苍蝇鼻子)到参与睡眠调节的大脑区域的突出神经元链。研究发现,果蝇能够通过打开和关闭一些突出的神经元来确认嗅到的气味。

据悉,在睡眠过程中,大多数动物物种进入一种意识减弱的状态,其特点是明显的感觉脱节。然而,鉴于沉睡的动物可以被强烈的刺激(例如,巨大的噪音或明亮的光线)或柔和但明确的刺激(例如,婴儿的叫声或听到自己的名字)唤醒,因此对外部世界的一些处理必须保持完整。睡眠中的大脑如何保持处理感官信息质量的能力仍未知。

 

评论:首次展示了动物大脑如何下意识地处理某些显着信息,很有意思的研究。)

文章来源:

French, Alice S., Geissmann et al, Sensory processing during sleep in Drosophila melanogaster. DOI: 10.1038/s41586-021-03954-w, Nature:最新IF:43.07

 

3、Nature:揭示人类胎儿骨髓的血液和免疫发育

2021年9月29日,来自英国纽卡斯尔大学Muzlifah Haniffa小组在《自然》杂志发表了题为“Blood and immune development in human fetal bone marrow and Down syndrome.”的研究结果,揭示人类胎儿骨髓的血液和免疫发育。

据研究人员介绍,骨髓(BM)中的造血功能维持着整个产后生命的血液和免疫细胞的生成。人类骨髓的造血功能在受孕后11-12周首次出现,但对于胎儿骨髓(FBM)如何演变来满足胎儿和新生儿的高度特化需求几乎一无所知。

 

Fig 3|人类FBM的单细胞图谱(nature截图)

 

研究人员利用mRNA和多重蛋白表位表达的多组学评估详细介绍了FBM的发育。研究人员发现,完整的血液和免疫细胞库是在第二胎早期6-7周的短暂时间内在FBM中建立起来的。FBM促进了骨髓细胞的快速和广泛的多样化,粒细胞、嗜酸性细胞和树突状细胞亚群首次出现。B淋巴细胞在FBM中的大量扩增与相同胎龄的胎儿肝脏形成对比。胎儿肝脏、FBM和脐带血的造血祖细胞表现出转录和功能差异,有助于组织特异性和细胞多样化。内皮细胞类型形成了不同的血管结构,研究人员发现在FBM内有区域性的分隔。

最后,研究人员揭示了B淋巴细胞、红细胞和骨髓细胞发育的选择性破坏,这是由于唐氏综合征(21三体)的细胞内分化偏向以及通过改变微环境的外在调节。

 

(评论:这项新的研究是人类发育细胞图谱(HDCA)的一部分,HDCA旨在创建一种对人类健康发育很重要的所有细胞的图谱。可以让我们更好的了解早期发育中发生的事情以及这如何影响健康或导致疾病的关键,这可能会导致医疗保健领域的变革。)

文章来源:

Jardine, Laura, Webb et al, Blood and immune development in human fetal bone marrow and Down syndrome. DOI: 10.1038/s41586-021-03929-x, Nature:最新IF:43.07

 

 

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