第 444 期

健康知識
果蠅PGC-1基因的抗老化活性
Anti-aging activity of PGC-1 in Drosophila

2011年底，美國加州大學洛杉磯分校David Walker教授與其研究團隊在果蠅研究中，發現一個能減緩老化過程的PGC-1基因；活化此基因增加了細胞內擁有調控細胞生長和細胞週期能力的微小發電機﹝粒線體﹞的活性。

目前尚不十分清楚在老化過程中細胞功能退化的機制；而粒線體能量代謝的改變或許特別重要，因其影響了廣泛的細胞作用機制，且任何的缺陷也會在細胞內造成廣泛的影響。由於果蠅所提供的多方面基因探索方法和具有與人類相近的生物型態，因此，已證實果蠅為探討許多人類疾病的分子與細胞機制寶貴的資源。Walker教授與其研究團隊利用此強大的遺傳學研究模式生物，來探討粒線體在健康與壽命中的作用。

在哺乳動物中，PGC-1轉錄活化輔助因子是能量代謝中重要的調控機制，包括牽涉許多致病狀態，如神經退化和心肌病變的粒線體生合成與呼吸作用（mitochondrial biogenesis and respiration）。研究團隊在報告中表示，向上調節果蠅PGC-1同源基因（dPGC-1/spargel）使其過度表現，即能夠增進粒線體活性。他們在果蠅的不同細胞與組織中過度表現此基因，觀察是否對老化過程有所影響；並發現當只集中在果蠅腸道內特定組織（tissue-specific）之成體幹細胞與前驅細胞中過度表現dPGC-1，果蠅壽命顯著延長。研究團隊也相繼於神經細胞、肌肉及其他類型的組織中過度表現此基因，但無發現明顯變化；研究表明了在果蠅腸道內增加dPGC-1的活性可減緩老化，此結果不僅反應在組織細胞，亦影響有機體。有趣的是，就改善一個單一器官﹝腸道﹞的活力可以證明提高了整個生物的壽命；這可能是由於腸道在免疫力上的作用，因腸壁與細菌不斷地接觸，一旦腸道隨年齡變老，就容易遭受棲息腸道內的病菌攻擊；此外，腸是一種高代謝率組織。因此，根據這項研究顯示，消化道對壽命長短的影響，或許有其重要性。

Walker教授表示，此研究衍生出「增加粒線體的活性是否為一種用來延緩老化的有效策略」的問題，答案如果「是」，那增加PGC-1基因就可證明此關鍵；研究團隊也確認dPGC-1與哺乳類PGC-1基因在調節細胞產出之粒線體數量的功能上相同。因此，從而建立了粒線體、組織幹細胞與老化之間的聯繫。此研究亦指出在像腸這樣的高代謝率組織中，PGC-1活性的變化可能是哺乳類長壽之重要決定因素。研究團隊表示，鑑定其他生物種類裡的PGC-1家族基因是否也在高代謝率組織中調控組織之體內平衡，將會是令人關注的。

Walker教授最後附加表示，許多科學家都在研究老化相關疾病，且往往都是分別地研究各項特定疾病，例如阿茲海默症、心血管疾病、癌症，但他的研究團隊則採取不同的方法。他們不會只針對任何特定的老化相關疾病，而是研究老化本身的過程；因為老化是多數癌症、心臟疾病、阿茲海默症、帕金森氏症，以及許多其他疾病的首位危險因子。

參考資料：
  1. Michael Rera et al. Cell Metabolism, 2011; 14(5): 623-634, DOI: 10.1016/j.cmet.2011.09.013.
  2. University of California - Los Angeles. “Biologists slow the aging process in fruit flies: Study has implications for humans.” ScienceDaily 9 November, 2011. Retrieved February 10, 2012, from http://www.sciencedaily.com/releases/2011/11/111109093945.htm.

《文：編輯中心劉盈秀編譯；圖：Cell Metabolism 2011; 14 (5)期刊封面》