江麗丹,殷之光,吳煥淦,崔云華,戚莉,馬金丹,劉文博,趙琛

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p16與氧化應激在艾灸延緩衰老中的作用研究進展

江麗丹1,殷之光2,吳煥淦2,崔云華2,戚莉3,馬金丹3,劉文博1,趙琛3

(1.上海中醫(yī)藥大學附屬岳陽中西醫(yī)結合醫(yī)院,上海 200437;2.上海市針灸經(jīng)絡研究所,上海 200030;3.上海中醫(yī)藥大學,上海 201203)

衰老的機制復雜,目前在多種學說的綜合與交叉中尋找其內(nèi)在聯(lián)系成為研究的熱點。以艾灸延緩衰老從p16在衰老生理病理進程與艾灸對其調控作用、氧化應激在衰老發(fā)病進程和艾灸延緩衰老中抑制氧化應激的作用以及p16與氧化應激在衰老中的相互作用3個方面,對近10年相關文獻進行綜述,從而為相關領域的研究人員提供幫助。

灸法;衰老;p16;氧化應激;綜述

衰老是機體生理功能多層次逐漸衰退的過程[1],這種衰退過程在整體水平、組織細胞水平和分子水平各個層次均有所體現(xiàn)[2],是導致多種疾病的關鍵性因素。目前我國處于嚴重的老齡化階段,至2030年中國老齡人口估計將達到4億,將成為世界上擁有最多老齡人口的國家[3]?？焖倮淆g化會給經(jīng)濟、醫(yī)療等帶來沉重負擔,因此延緩衰老方法的探索已成為國內(nèi)研究的熱點。艾灸作為一種傳統(tǒng)的養(yǎng)生保健手段,具有操作簡便、經(jīng)濟實用、無毒副反應等優(yōu)點,已有臨床研究報道顯示艾灸治療能延緩衰老。有關艾灸延緩衰老的機制研究亦成為艾灸研究的一大熱點。p16(multiple tumor suppressor 1, p16)和氧化應激分別作為基因衰老學說和自由基衰老學說的代表,已成為延緩衰老研究的熱門。本文以p16與氧化應激為切入點,從p16在衰老及艾灸延緩衰老中的作用、氧化應激在衰老及艾灸延緩衰老中的作用、p16與氧化應激在衰老機制中的相互作用3個方面,對艾灸延緩衰老的機制研究進行綜述,現(xiàn)報告如下。

1 p16在衰老及艾灸延緩衰老中的作用

p16作為抑癌基因,是細胞衰老的關鍵性效應物[4],在衰老發(fā)生發(fā)展中起著非常重要的作用。它通過P16-cyclinD/CDK-Rb途徑調控細胞周期。p16可以與細胞周期蛋白依賴性激酶(CDK)競爭性結合細胞周期蛋白(cyclingD),使視網(wǎng)膜細胞瘤蛋白(retinoblastoma, Rb)不能磷酸化,以至于E2F被低磷酸化的Rb蛋白結合不能被釋放出來,而E2F是重要的轉錄因子,致使轉錄不能正常進行,進而細胞周期停滯。此外,p16還能通過影響端粒的長度影響細胞壽命。有報道[5]顯示,一定劑量的紫外線照射可以導致細胞早衰,但是通過一定手段先建立低含量p16的動物模型后,再進行一定劑量的紫外線照射后,模型細胞中的衰老標志物b-半乳糖苷酶并沒有增加,這表明p16在衰老過程中具有重要作用。Nelson DM等[6]為了比較細胞復制性衰老和致癌基因介導衰老的程度差異,分別建立兩種模型,通過檢測細胞增殖情況來判斷細胞的衰老情況,結果發(fā)現(xiàn)復制性衰老和致癌基因介導的衰老均會出現(xiàn)b-半乳糖苷酶升高及p16表達上調的情況。Baker DJ等[7]通過消除小鼠眼、脂肪、骨骼組織細胞中的p16Ink4a,發(fā)現(xiàn)這些細胞伴隨衰老而出現(xiàn)的一些功能紊亂可以得到消除。

目前研究發(fā)現(xiàn)艾灸可以通過降低p16的表達而起到延緩衰老的作用,杜艷等[8]艾炷灸“足三里”“懸鐘”“關元”“百會”干預D-半乳糖誘導小鼠的衰老,結果發(fā)現(xiàn)艾灸組小鼠p16蛋白表達的神經(jīng)元密度降低,而pRb蛋白表達的神經(jīng)元密度升高,提示艾灸可能通過調控p16/Rb信號通路,抑制p16蛋白的表達,促進Rb蛋白磷酸化,從而使腦神經(jīng)元細胞從停滯期進入增殖期。熊萍等[9]通過使用電針配合溫和灸“百會”“腎俞”治療阿爾茨海默病性癡呆(dementia in Alzheimer’s disease, AD)大鼠,通過western blot法檢測AD大鼠海馬區(qū)的CyclinD1和p16INK4a蛋白含量,結果發(fā)現(xiàn)電針配合溫和灸療法能明顯增加大鼠海馬區(qū)CyclinD1的表達,降低p16INK4a的表達。馬力佳[10]分別采用針灸療法和單純溫和灸療法對老年人的腎虛情況進行干預,結果發(fā)現(xiàn)兩種治療手段均可降低老年人血液中p16mRNA的表達,改善老年人的腎虛情況,從而起到延緩衰老的作用。眾所周知,p16的調控主要發(fā)生在轉錄水平,有正反饋和負反饋兩種機制。其中正調控蛋白因子主要有E蛋白家族、Ets2、Ets1、RHA、JunB、Sp1及HuR等;負調控蛋白因子主要包括RBAR1、Rb、ITSE對應的24 ku蛋白、Bmi-1、Id1、RREB及LMP1等[11],而甲基化對p16INK4a的轉錄也起到負調控作用[12]。目前艾灸通過降低p16蛋白表達延緩衰老的研究主要集中在現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),對于艾灸如何降低p16表達到延緩衰老的相關機制研究卻較少,尚有待于我們進一步探索。

2 氧化應激在衰老及艾灸延緩衰老中的作用

Sies H等[13]1985年提出了氧化應激學說,認為伴隨著生物體的逐漸衰老,機體抗氧化能力不斷下降,導致自由基不斷積累,而積累的自由基可以氧化生物體細胞內(nèi)的多種物質,從而損傷生物膜,造成蛋白質和核酸等大分子交聯(lián),導致其功能紊亂[14]。目前最主要的內(nèi)源性自由基活性氧(ROS)和自由基防御系統(tǒng)中的酶防御系統(tǒng)代表——超氧化岐化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)已成為氧化應激系統(tǒng)中被研究最廣泛的代表。ROS是最主要的自由基,降低ROS水平已成為鑒定是否有效抗衰老的一個標準,但有研究表明,適度升高ROS卻可以延長壽命[15],這恰恰符合了漸進性ROS衰老理論[16]。在衰老早期,相關DNA的損傷可以產(chǎn)生低劑量的ROS,而機體存在抗氧化系統(tǒng),因此這些ROS并不會引起機體損傷,相反可以引發(fā)機體保護性應激反應,從而達到延緩衰老的作用。但隨著衰老進行,DNA不斷損傷而造成ROS積累,抗氧化系統(tǒng)已經(jīng)不能及時清除過多的ROS,過剩ROS則反過來加速DNA損傷,最終加速細胞衰老。

已有研究表明艾灸在抗氧化應激方面具有良好的作用。譚杏[17]通過艾灸D-半乳糖致衰老模型大鼠“足三里”和“神闕”穴,發(fā)現(xiàn)可以改善大鼠的一般衰老情況,并能提高大鼠的SOD活性,降低MDA含量,提示艾灸可以通過抗氧化起到抗衰老的作用。趙彩嬌等[18]發(fā)現(xiàn)艾灸神闕、神闕加足三里、神闕加命門3種穴位配伍均可以有效調節(jié)腎陽虛家兔血清SOD的活性,提示艾灸“神闕”延緩衰老的機制與調節(jié)血清SOD活性關系密切。由此可見,艾灸不僅能通過清除自由基、抗氧化達到延緩衰老的目的,而且通過抗氧化治療相關疾病的療效也值得肯定,如艾灸可以調節(jié)血脂,提高血液循環(huán)系統(tǒng)功能等[19-20]。

3 p16與氧化應激在衰老模型中的相互作用

目前衰老的機制主要概括為氧自由基學說、DNA損傷修復學說、線粒體DNA損傷學說、端粒假說、基因學說等[21],每個學說均有實驗證據(jù),但是沒有任何一種學說可以完全解釋衰老現(xiàn)象。因此在多種學說的綜合與交叉中尋找其內(nèi)在必然聯(lián)系已成為研究的熱點與方向。氧化應激導致細胞衰老的通路主要包括以下4種,①DNA損傷應答通路,代表通路為ATM-Chk2和ATR-Chk1通路[22];②核因子kB(NF-kB)通路[23-25];③p38 MAPKs通路[26-27];④microRNA通路[28]。這4個公認的通路均涉及p16和p53/p21基因表達的改變,如在DNA損傷應答途徑中,損傷的DNA可以激活ATM直接造成p53/p21上調[29];在NF-kB途徑中,ROS可激活IkBs激酶通路,最終導致白介素8表達升高并增加p53的穩(wěn)定性[30]。而ROS在激活p38MAPKs通路時,可上調p16和p19ARF 的表達[31]。也有研究[32]證實,氧化應激可導致miR-106b的持續(xù)減少,進而促進p21基因的表達,而p53表達上調后可以激活p21基因,p21則可以通過轉錄因子Sp1而激活p16的基因表達。由此看來,氧化應激和p16的關系非常密切。

Park JS等[33]在高水平葡萄糖條件下培養(yǎng)大鼠的椎間盤纖維環(huán)細胞,發(fā)現(xiàn)高葡萄糖培養(yǎng)的細胞的活性氧含量增加,p16蛋白的表達上升,而端粒酶的活性降低,提示氧化應激可以通過提高p16蛋白的表達來提高衰老的程度。Shao L等[34]發(fā)現(xiàn)ROS損傷造血干細胞并不是通過非特異性細胞毒效應,而是與氧化應激激活p38-p16通路導致細胞衰老密切相關。Jin Y等[35]前期研究發(fā)現(xiàn)p16基因的上調表達是人類間質干細胞衰老的關鍵,目前研究通過在不同氧濃度條件下培養(yǎng)人的間質干細胞,發(fā)現(xiàn)低氧濃度情況下并不影響細胞生長,反而能通過抑制細胞衰老來延長細胞壽命,并發(fā)現(xiàn)缺氧抑制了p16基因表達的上調。有研究[36]表明,活性氧能誘發(fā)p16基因表達,而p16-Rb通路又反過來誘導生產(chǎn)活性氧,從而加速細胞衰老。

綜上所述,p16在衰老中起著重要作用,艾灸可以通過調控p16的表達延緩衰老;而氧化應激在衰老中的作用也非常重要,艾灸能通過改善氧化應激達到延緩衰老的目的。p16與氧化應激的關系非常密切,但艾灸是否同時作用于這兩個機制而達到延緩衰老的研究卻鮮有報道。

4 討論

艾灸作為傳統(tǒng)的養(yǎng)生保健手段,具有和氣血、調經(jīng)絡、養(yǎng)臟腑的功效,能延緩衰老,強身防病。而艾灸延緩衰老是多環(huán)節(jié)、多層次、多靶點的,目前的研究往往多局限于單一學說、單一現(xiàn)象的解釋。今后對艾灸延緩衰老的研究應向多學說、綜合性、系統(tǒng)性方向發(fā)展,這樣才能為研究艾灸延緩衰老的作用機制提供更全面的科學依據(jù)。

衰老是一個復雜的綜合性過程,由于其機制涉及面較廣泛,使得近年來衰老的研究沒有取得突破性的進展。但隨著新技術的不斷出現(xiàn),衰老的研究從單一學說研究逐漸發(fā)展為多學說的綜合與交叉性研究,并取得了一定的進展。艾灸作為延緩衰老的重要手段,因其操作方便、經(jīng)濟適用、無毒副反應等優(yōu)勢逐漸被重視,也取得一定的成果,但仍有許多問題和不足亟待解決。

此外,艾灸作為一種治療手段,灸量與療效密切相關,因此有必要探索并界定艾灸最佳刺激量的壯數(shù)、灸治時間、頻率、療程等灸量相關問題[37]。在動物實驗研究中更應嚴格控制艾灸的刺激量,從而使實驗研究更嚴謹,實驗數(shù)據(jù)更可靠、可重復。衰老是生理功能隨著時間逐漸降低的一個過程,因此延緩衰老干預的時間非常重要,是未老先防,還是已有衰老表象再進行干預,同樣值得進一步研究討論。

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1005-0957(2017)03-0357-04

R2-03

A

10.13460/j.issn.1005-0957.2017.03.0357

國家自然科學基金項目(81373752)

江麗丹(1987—),女,住院醫(yī)師

趙琛(1973—),女,主任醫(yī)師

2016-07-12