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我院赵志军课题组在Nature子刊《自然-代谢》发表学术论文
日期:2022-03-16   编辑: 马增岭   阅读:[ ]次

我院赵志军教授课题组联合中科院深圳先进技术研究院John Roger Speakman教授团队在动物能量代谢与衰老和寿命的研究中取得新进展,以“Body temperature is a more important modulator of lifespan than metabolic rate in two small mammals”为题,于2022年3月15日在线发表于《Nature Metabolism》https://www.nature.com/articles/s42255-022-00545-5,这是我校生态学重点学科建设取得的又一标志性成果。

长期以来,人类一直在不断探索衰老的秘密。我校衰老有很多种学说。卡路里限制(即节食)已在多个物种中被证明是具有延缓衰老、延长寿命的重要途径,但机制尚不明确。节食条件下许多动物的代谢率降低,暗示衰老和寿命可能与代谢率有关。对一些动物研究发现代谢率越高寿命越短,高代谢率可能导致自由基生成增加,对机体组织氧化损伤加剧,导致衰老加速,寿命变短。但也有一些研究表明,寿命与代谢率没有相关性,某些高代谢率的物种(例如鸟类)寿命比较长,而代谢率较低的物种(例如有袋类动物)寿命却较短。由此推测,代谢率高低与寿命长短的相关性可能是在个体水平,而非种间水平。限食条件下动物不仅有较低的代谢率,也有较低的体温。降低体温主要通过降低代谢率来实现的,二者密切相关,因此低代谢率和低体温可能都是影响衰老和寿命的重要因素。但由于代谢率的变化通常伴随着体温的变化,故此难以区分二者单独对衰老和寿命的影响。

热中性区(the thermoneutral zone, TNZ)是指在环境温度的某一范围内,内温动物耗氧量最低,是代谢的稳定区。TNZ内机体产热量稳定,通过传导、对流、辐射和蒸发等散热途径,改变身体的热传导率,以维持体温。小型哺乳动物驯化于TNZ上临界温度(upper critical temperatures, UCT)环境时,热传导率降低使体温趋于升高。此时代谢率持续维持在较低水平以减少产热,以避免体温过高。在这样的环境温度下,二者体温和代谢率的变化趋势可能相反,可以区分二者单独对衰老和寿命的影响。

该研究将黑线仓鼠(Cricetulus barabensis)和小鼠(Mus musculus)长期驯化于UCT的环境下,结果发现机体大多数组成成分未发生显著变化,但代谢率显著降低而体温升高,两种动物衰老加速、寿命均显著变短,由此区分了体温和代谢单独对衰老和寿命的影响。将UCT环境下的动物暴露于微风的条件下,风驯化未显著影响代谢率,但显著增加了热传导率、促进了机体散热、显著降低了体温,两种动物均延缓了衰老、延长了寿命,由此逆转了高温对寿命的不利影响。结果表明,在某些条件下体温调节对寿命的影响更大,降低体温利于延缓衰老、延长寿命。

该研究采用UCT环境驯化使动物体温升高,而代谢率持续维持在较低水平,利用风驯化增加热传导率,增加机体热耗散效率,在未显著影响代谢率的情况下显著降低了体温,成功区分了代谢率和体温单独对衰老和寿命的影响。该研究也有不足之处,例如动物衰老和自然死亡的原因还不清楚,体温和代谢率未在不同年龄阶段持续测定,UCT环境和风驯化对其他物种的影响还不得而知。

该项工作bat365在线平台官方网站为第一署名单位,合作单位为聊城大学、中科院深圳先进技术研究院、Aberdeen University of UK、中科院遗传与发育生物学研究所。赵志军为本文第一作者,赵志军和JohnRogerSpeakman教授为共同通讯作者。本项工作得到了国家自然科学基金委等项目的资助。


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