研究人员发现,积极主动地锻炼和空腹,以及体内荷尔蒙改善可以消除人体和实验鼠细胞内有毒的、错误折叠的、不必要的蛋白质。
这项先前不知机理的发现,或许有一天会应用来治疗阿兹海默尔症。
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人的身体对于生存环境条件变化的适应能力,和及时调整自己的生理需求以让肌体适应外界的变化,对于人的生存能力是至关重要的。
为了保证细胞能够充分发挥功能,和整个器官的健康,每个健康活性细胞必须能够及时清理坏死的和不必要的蛋白质。
现在来自于哈佛医学院勃拉瓦茨基学院的研究(Blavatnik Institute of Harvard Medical School)显示,高强度的训练、空腹和以及一系列荷尔蒙可以刺激细胞激活细胞内嵌的坏死蛋白质排泄机制,以及强化细胞清除有毒的、有缺陷的和不必要的蛋白质。
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这项研究发表在今年2月19日的美国国家科学院院刊(Proceedings of the National Academy of Sciences,PNAS)上。
研究揭示,一种先前未知的机理可以导致荷尔蒙水平的波动,显示体内生理状况水平的变化。
阿尔弗雷德·戈德堡(Alfred Goldberg),是哈佛医学院勃拉瓦茨基学院资深作者和细胞生物学教授,他认为人类体内有一种内嵌机制可以启动细胞分子机制响应,去移除已经变成废物的蛋白质,以让身体能够适应环境条件的变化。
这是细胞内房屋打扫以去除疾病和保证细胞健康的一种机制。
细胞内的坏死蛋白质排除机制如果功能失调,可以导致错误折叠蛋白质在细胞内积聚,然后堵塞细胞、干扰细胞正常发挥功能。长此以往,坏死蛋白质沉淀在细胞里导致疾病,包括神经退化性状况例如肌萎缩性脊髓侧索硬化症和阿兹海默尔症。(amyotrophic lateral sclerosis and Alzheimer's)
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这种被细胞用来移除变成废物蛋白质的生物化学系统,就是泛素蛋白酶复合体系统。(ubiquitin-proteasome pathway)
它包括给有缺陷和不需要的蛋白质,用泛素分子(ubiquitin molecules)贴上标签,也是一种已经为生物化学家所指的死亡之吻(a process known as the kiss of death)过程。通过给它们贴上标志,为了能够让细胞的蛋白质排除单位,也就是26S蛋白酶小体(proteasome)来分解破坏这些蛋白质。
戈德堡的实验室先前的研究显示,细胞的这种机制可以被促进分子水平作用的一种药物cAMP环磷酸腺苷激活。这种化学物质启动激发细胞内蛋白质退化的层叠反应,然后激活蛋白激酶A。(enzyme protein kinase A)
他们发现环磷酸腺苷刺激药物加强了细胞内有缺陷和有毒蛋白质的破坏分解,特别是那些可以导致神经退化性状况的突变蛋白质。
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新的研究发现,生理状态和荷尔蒙相应的变化,可以不再依赖药物而调节生命质量控制过程。戈德堡实验室先前聚焦在控制过分活跃的蛋白质分解,过度的蛋白质移除可以导致癌症病人的肌肉耗损(muscle wasting)或者发生几种类型的肌肉萎缩症。
实际上,戈德堡和他的同事用来压制蛋白质清除活动的一种蛋白酶体抑制剂药物(proteasome inhibitor drug),已经被广泛应用来治疗多种骨髓瘤(myeloma)。骨髓瘤是一种常见的血癌,就是由于体内细胞里不正常的蛋白质积聚,和过度负荷的蛋白酶体。(proteasome)
戈德堡团队的最新工作,是集中在药物治疗的另一面,当细胞开始愚钝的时候,通过激活细胞内部的蛋白质清除机制来作为发展型疗法。
这些最新的研究为类似顺势治疗方案打开了希望之门。“我们相信通过管理细胞内的清除坏死蛋白质的自然能力,可以强化移除那些可以导致疾病的坏死细胞蛋白质”,一位研究团队的人员表示。
这项新研究对于公共健康的意义也许在于,不再是从身体关节方面和肌肉盛衰方面去阐释运动锻炼和空腹的好处,而且从分子细胞机理和防治重大神经性疾病方面,更应该适当控制因势利卡路里的摄入和保持每天规律的适度锻炼。只有良好的自律,用良好的生活方式来管理自己的身体和日常活动,才能让自己在生命的每个阶段都减少疾病风险而充满活力。
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