揭示衰老的“炎”值密码,IL-11激活多条衰老相关的激酶信号通路

摘要:时光易逝,清颜易老。衰老这一自然规律总是不经意的在你身上留下痕迹。抗衰老一直是科学研究的热门领域。科学家已经发现衰老的本质是一种循序渐进的生物过程,找到其中的关键,就有可能延缓衰老,甚至实现冻龄、逆龄。

时光易逝,清颜易老。衰老这一自然规律总是不经意的在你身上留下痕迹。抗衰老一直是科学研究的热门领域。科学家已经发现衰老的本质是一种循序渐进的生物过程,找到其中的关键,就有可能延缓衰老,甚至实现冻龄、逆龄。

研究已经证实,衰老受多种激酶及其相关信号通路调节,如ERK、AMPK、LKB1、mTORC1、IGF1等。这些激酶通路在老年时期会激活衰老标志,包括线粒体功能障碍、细胞衰老和炎症。免疫衰老、胸腺萎缩、IL-6等促炎因子激活,会造成适应性免疫系统功能失调,引发炎症,加速衰老。此外,促炎信号因子NF-κB和JAK-STAT3与衰老特异性相关,而JAK抑制剂可以缓解年龄相关功能障碍。

此前,杜克-新加坡国立大学的研究团队在Nature发表题为“Inhibition of IL-11 signalling extends mammalian healthspan and lifespan”的文章,认为IL-11可能会促进与年龄相关的病变及缩短寿命。研究人员观察到IL-11在老年人中上调,激活ERK、JAK等激酶相关的信号通路。研究结果发现敲除IL-11基因或使用抗IL-11抗体能够显著延长衰老小鼠的寿命和健康状况,使其平均寿命延长24.9%。

源自Nature官网

IL-11是IL-6细胞因子家族中促炎和促纤维化成员之一。IL-11、受体IL-11Rα及共同信号受体糖蛋白gp130形成复合物后,招募JAK或ERK激酶,使gp130酪氨酸残基磷酸化,激活STAT1和STAT3,调节下游基因表达。

本研究测定了不同年龄段小鼠的肝脏、白脂肪组织(vWAT)和骨骼肌中IL-11的表达情况,发现随着小鼠年龄增加,IL-11蛋白表达量也随之升高。同时,肝脏和肌肉中的ERK、RSK、mTOR等激酶相关的通路被激活,AMPK负相关激酶磷酸化水平随之下降。

小鼠体内IL-11及相关磷酸化蛋白表达情况(源自文献:doi: 10.1038/s41586-024-07701-9)

为了进一步研究IL-11上调与激酶ERK-mTOR信号间的关系,团队构建IL-11Ra敲除小鼠,结果发现敲除小鼠能够逆转野生小鼠衰老相关蛋白表达,与年轻野生型小鼠表达模式一致。如图所示,在野生型小鼠衰老(110周)组织,ERK、RSK(p70S6K)磷酸化增加,磷酸化LKB1、mTOR蛋白表达升高,而AMPK磷酸化减少。在基因敲除小鼠中却表现出相反的结果。

随着年龄增加,典型的衰老标志物p16/CDKN2A和p21/CDKN1A表达水平升高。p16和p21是两个细胞周期抑制蛋白,参与抑制多种细胞周期依赖性激酶,如CDK2、CDK4、CDK6等,参与DNA损伤响应、细胞衰老和细胞周期停滞。同样在敲除IL-11Ra的衰老小鼠中,p16和p21表达减少,表现出与年轻野生型小鼠相似结果。

研究团队构建了IL-11敲除的雄性和雌性小鼠模型。随着年龄增长,IL-11表达上调,以调节ERK-AMPK-mTORC1信号通路,进而调节衰老病理。敲除IL-11的衰老小鼠可逆转野生型表型,与年轻野生型小鼠激酶蛋白表型类似。对75周龄小鼠(相当于人类55岁)使用IL-11抗体,25周后衰老标志物p16和p21减少,新陈代谢和肌肉功能得到改善。从寿命上来看,敲除IL-11使两性小鼠的平均寿命延长了24.9%,使用IL-11抗体可以使雄性小鼠寿命的中位值延长22.5%,雌性小鼠延长25%。

总之,本研究以炎症因子为基础,通过分析ERK、AMPK等一系列激酶磷酸化蛋白的表达,确定IL-11对小鼠的健康和寿命有负面影响。抗IL-11或敲除IL-11可防止代谢衰退和老年虚弱。

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参考文献:

Anissa A. Widjaja, et al. Inhibition of IL-11 signalling extends mammalian healthspan and lifespan. Nature. 2024. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07701-9

来源:老王讲科学

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