虾青素对线虫寿命的影响及其分子机制研究

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寿命是生命体从出生经过生长发育、成熟、老化最后死亡,所有生存时间的总和。基因和环境因素通过调节衰老速率影响生物体寿命的长短。虾青素是一种天然抗氧化活性剂,能够有效降低机体内活性氧水平,对于癌症、糖尿病、胃肠道疾病、肝脏疾病、神经退行性疾病、皮肤病等多种疾病均有潜在的预防作用。本研究以N2野生型秀丽隐杆线虫为模型,研究虾青素对线虫寿命的影响及其主要机制。研究发现,用虾青素(0.5μg/m L-20μg/m L)处理线虫,随着虾青素浓度的提高,线虫寿命有一定程度的延长,当虾青素浓度为10μg/m L及20μg/m L时,线虫平均寿命分别延长了14.29%和19.84%。对线虫生理状态观察的结果显示,虾青素处理对线虫的体积及有效产卵量没有影响,但当虾青素浓度为1μg/m L-20μg/m L时,线虫的弯曲频率及移动力显著升高。检测线虫体内的活性氧水平发现,虾青素处理有效降低了线虫体内的活性氧水平,其中,在虾青素为20μg/m L时,线虫体内的活性氧含量下降了51.22%,抗氧化应激实验结果显示,虾青素浓度为5μg/m L、10μg/m L及20μg/m L时,虾青素处理能够有效降低氧化损伤导致的线虫体内活性氧水平的上升,并增加线虫在氧化应激条件下的存活率。实时荧光定量PCR结果显示,在10μg/m L及20μg/m L虾青素处理条件下,sod-1、sod-2、sod-3、ctl-1、ctl-2、ctl-3及skn-1基因的表达水平均呈现下降趋势,其中ctl-3基因的表达水平在10μg/m L及20μg/m L虾青素处理时分别下降了25.95%和38.07%,与对照相比具有显著性差异。对胰岛素/IGF-1信号通路关键基因的研究发现,daf-2、akt-1、akt-2及daf-16基因的表达水平在虾青素处理条件下没有显著的变化;而age-1基因的表达水平呈显著下降趋势,在20μg/m L虾青素处理时age-1基因表达水平下降了26.35%。在10μg/m L及20μg/m L虾青素处理条件下,m TOR信号通路关键基因ifg-1和rsks-1的表达水平没有显著的变化,而let-363基因的表达水平在10μg/m L和20μg/m L虾青素处理下分别下降了55.98%和58.72%。另外,在20μg/m L虾青素处理条件下,pha-4基因的表达水平上升了45.99%。age-1和let-363基因下调或敲除可以显著延长线虫的寿命,而过量表达pha-4基因增加线虫的抗应激能力并延长线虫寿命。因此,虾青素延长线虫寿命可能与其影响这些基因的表达相关。本论文结果发现,虾青素处理能够有效延长线虫寿命,其分子机制可能与其降低线虫体内的活性氧水平和调控胰岛素/IGF-1及m TOR信号通路相关基因的表达有关。这一研究有助于深入了解虾青素的抗衰老机制,为后续虾青素在抗衰老中的应用提供实验依据。
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