p16与氧化应激在艾灸延缓衰老中的作用研究进展

江丽丹,殷之光,吴焕淦,崔云华,戚莉,马金丹,刘文博,赵琛



p16与氧化应激在艾灸延缓衰老中的作用研究进展

江丽丹1,殷之光2,吴焕淦2,崔云华2,戚莉3,马金丹3,刘文博1,赵琛3

(1.上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院,上海 200437;2.上海市针灸经络研究所,上海 200030;3.上海中医药大学,上海 201203)

衰老的机制复杂,目前在多种学说的综合与交叉中寻找其内在联系成为研究的热点。以艾灸延缓衰老从p16在衰老生理病理进程与艾灸对其调控作用、氧化应激在衰老发病进程和艾灸延缓衰老中抑制氧化应激的作用以及p16与氧化应激在衰老中的相互作用3个方面,对近10年相关文献进行综述,从而为相关领域的研究人员提供帮助。

灸法;衰老;p16;氧化应激;综述

衰老是机体生理功能多层次逐渐衰退的过程[1],这种衰退过程在整体水平、组织细胞水平和分子水平各个层次均有所体现[2],是导致多种疾病的关键性因素。目前我国处于严重的老龄化阶段,至2030年中国老龄人口估计将达到4亿,将成为世界上拥有最多老龄人口的国家[3]。快速老龄化会给经济、医疗等带来沉重负担,因此延缓衰老方法的探索已成为国内研究的热点。艾灸作为一种传统的养生保健手段,具有操作简便、经济实用、无毒副反应等优点,已有临床研究报道显示艾灸治疗能延缓衰老。有关艾灸延缓衰老的机制研究亦成为艾灸研究的一大热点。p16(multiple tumor suppressor 1, p16)和氧化应激分别作为基因衰老学说和自由基衰老学说的代表,已成为延缓衰老研究的热门。本文以p16与氧化应激为切入点,从p16在衰老及艾灸延缓衰老中的作用、氧化应激在衰老及艾灸延缓衰老中的作用、p16与氧化应激在衰老机制中的相互作用3个方面,对艾灸延缓衰老的机制研究进行综述,现报告如下。

1 p16在衰老及艾灸延缓衰老中的作用

p16作为抑癌基因,是细胞衰老的关键性效应物[4],在衰老发生发展中起着非常重要的作用。它通过P16-cyclinD/CDK-Rb途径调控细胞周期。p16可以与细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)竞争性结合细胞周期蛋白(cyclingD),使视网膜细胞瘤蛋白(retinoblastoma, Rb)不能磷酸化,以至于E2F被低磷酸化的Rb蛋白结合不能被释放出来,而E2F是重要的转录因子,致使转录不能正常进行,进而细胞周期停滞。此外,p16还能通过影响端粒的长度影响细胞寿命。有报道[5]显示,一定剂量的紫外线照射可以导致细胞早衰,但是通过一定手段先建立低含量p16的动物模型后,再进行一定剂量的紫外线照射后,模型细胞中的衰老标志物b-半乳糖苷酶并没有增加,这表明p16在衰老过程中具有重要作用。Nelson DM等[6]为了比较细胞复制性衰老和致癌基因介导衰老的程度差异,分别建立两种模型,通过检测细胞增殖情况来判断细胞的衰老情况,结果发现复制性衰老和致癌基因介导的衰老均会出现b-半乳糖苷酶升高及p16表达上调的情况。Baker DJ等[7]通过消除小鼠眼、脂肪、骨骼组织细胞中的p16Ink4a,发现这些细胞伴随衰老而出现的一些功能紊乱可以得到消除。

目前研究发现艾灸可以通过降低p16的表达而起到延缓衰老的作用,杜艳等[8]艾炷灸“足三里”“悬钟”“关元”“百会”干预D-半乳糖诱导小鼠的衰老,结果发现艾灸组小鼠p16蛋白表达的神经元密度降低,而pRb蛋白表达的神经元密度升高,提示艾灸可能通过调控p16/Rb信号通路,抑制p16蛋白的表达,促进Rb蛋白磷酸化,从而使脑神经元细胞从停滞期进入增殖期。熊萍等[9]通过使用电针配合温和灸“百会”“肾俞”治疗阿尔茨海默病性痴呆(dementia in Alzheimer’s disease, AD)大鼠,通过western blot法检测AD大鼠海马区的CyclinD1和p16INK4a蛋白含量,结果发现电针配合温和灸疗法能明显增加大鼠海马区CyclinD1的表达,降低p16INK4a的表达。马力佳[10]分别采用针灸疗法和单纯温和灸疗法对老年人的肾虚情况进行干预,结果发现两种治疗手段均可降低老年人血液中p16mRNA的表达,改善老年人的肾虚情况,从而起到延缓衰老的作用。众所周知,p16的调控主要发生在转录水平,有正反馈和负反馈两种机制。其中正调控蛋白因子主要有E蛋白家族、Ets2、Ets1、RHA、JunB、Sp1及HuR等;负调控蛋白因子主要包括RBAR1、Rb、ITSE对应的24 ku蛋白、Bmi-1、Id1、RREB及LMP1等[11],而甲基化对p16INK4a的转录也起到负调控作用[12]。目前艾灸通过降低p16蛋白表达延缓衰老的研究主要集中在现象的发现,对于艾灸如何降低p16表达到延缓衰老的相关机制研究却较少,尚有待于我们进一步探索。

2 氧化应激在衰老及艾灸延缓衰老中的作用

Sies H等[13]1985年提出了氧化应激学说,认为伴随着生物体的逐渐衰老,机体抗氧化能力不断下降,导致自由基不断积累,而积累的自由基可以氧化生物体细胞内的多种物质,从而损伤生物膜,造成蛋白质和核酸等大分子交联,导致其功能紊乱[14]。目前最主要的内源性自由基活性氧(ROS)和自由基防御系统中的酶防御系统代表——超氧化岐化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)已成为氧化应激系统中被研究最广泛的代表。ROS是最主要的自由基,降低ROS水平已成为鉴定是否有效抗衰老的一个标准,但有研究表明,适度升高ROS却可以延长寿命[15],这恰恰符合了渐进性ROS衰老理论[16]。在衰老早期,相关DNA的损伤可以产生低剂量的ROS,而机体存在抗氧化系统,因此这些ROS并不会引起机体损伤,相反可以引发机体保护性应激反应,从而达到延缓衰老的作用。但随着衰老进行,DNA不断损伤而造成ROS积累,抗氧化系统已经不能及时清除过多的ROS,过剩ROS则反过来加速DNA损伤,最终加速细胞衰老。

已有研究表明艾灸在抗氧化应激方面具有良好的作用。谭杏[17]通过艾灸D-半乳糖致衰老模型大鼠“足三里”和“神阙”穴,发现可以改善大鼠的一般衰老情况,并能提高大鼠的SOD活性,降低MDA含量,提示艾灸可以通过抗氧化起到抗衰老的作用。赵彩娇等[18]发现艾灸神阙、神阙加足三里、神阙加命门3种穴位配伍均可以有效调节肾阳虚家兔血清SOD的活性,提示艾灸“神阙”延缓衰老的机制与调节血清SOD活性关系密切。由此可见,艾灸不仅能通过清除自由基、抗氧化达到延缓衰老的目的,而且通过抗氧化治疗相关疾病的疗效也值得肯定,如艾灸可以调节血脂,提高血液循环系统功能等[19-20]。

3 p16与氧化应激在衰老模型中的相互作用

目前衰老的机制主要概括为氧自由基学说、DNA损伤修复学说、线粒体DNA损伤学说、端粒假说、基因学说等[21],每个学说均有实验证据,但是没有任何一种学说可以完全解释衰老现象。因此在多种学说的综合与交叉中寻找其内在必然联系已成为研究的热点与方向。氧化应激导致细胞衰老的通路主要包括以下4种,①DNA损伤应答通路,代表通路为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]。这4个公认的通路均涉及p16和p53/p21基因表达的改变,如在DNA损伤应答途径中,损伤的DNA可以激活ATM直接造成p53/p21上调[29];在NF-kB途径中,ROS可激活IkBs激酶通路,最终导致白介素8表达升高并增加p53的稳定性[30]。而ROS在激活p38MAPKs通路时,可上调p16和p19ARF 的表达[31]。也有研究[32]证实,氧化应激可导致miR-106b的持续减少,进而促进p21基因的表达,而p53表达上调后可以激活p21基因,p21则可以通过转录因子Sp1而激活p16的基因表达。由此看来,氧化应激和p16的关系非常密切。

Park JS等[33]在高水平葡萄糖条件下培养大鼠的椎间盘纤维环细胞,发现高葡萄糖培养的细胞的活性氧含量增加,p16蛋白的表达上升,而端粒酶的活性降低,提示氧化应激可以通过提高p16蛋白的表达来提高衰老的程度。Shao L等[34]发现ROS损伤造血干细胞并不是通过非特异性细胞毒效应,而是与氧化应激激活p38-p16通路导致细胞衰老密切相关。Jin Y等[35]前期研究发现p16基因的上调表达是人类间质干细胞衰老的关键,目前研究通过在不同氧浓度条件下培养人的间质干细胞,发现低氧浓度情况下并不影响细胞生长,反而能通过抑制细胞衰老来延长细胞寿命,并发现缺氧抑制了p16基因表达的上调。有研究[36]表明,活性氧能诱发p16基因表达,而p16-Rb通路又反过来诱导生产活性氧,从而加速细胞衰老。

综上所述,p16在衰老中起着重要作用,艾灸可以通过调控p16的表达延缓衰老;而氧化应激在衰老中的作用也非常重要,艾灸能通过改善氧化应激达到延缓衰老的目的。p16与氧化应激的关系非常密切,但艾灸是否同时作用于这两个机制而达到延缓衰老的研究却鲜有报道。

4 讨论

艾灸作为传统的养生保健手段,具有和气血、调经络、养脏腑的功效,能延缓衰老,强身防病。而艾灸延缓衰老是多环节、多层次、多靶点的,目前的研究往往多局限于单一学说、单一现象的解释。今后对艾灸延缓衰老的研究应向多学说、综合性、系统性方向发展,这样才能为研究艾灸延缓衰老的作用机制提供更全面的科学依据。

衰老是一个复杂的综合性过程,由于其机制涉及面较广泛,使得近年来衰老的研究没有取得突破性的进展。但随着新技术的不断出现,衰老的研究从单一学说研究逐渐发展为多学说的综合与交叉性研究,并取得了一定的进展。艾灸作为延缓衰老的重要手段,因其操作方便、经济适用、无毒副反应等优势逐渐被重视,也取得一定的成果,但仍有许多问题和不足亟待解决。

此外,艾灸作为一种治疗手段,灸量与疗效密切相关,因此有必要探索并界定艾灸最佳刺激量的壮数、灸治时间、频率、疗程等灸量相关问题[37]。在动物实验研究中更应严格控制艾灸的刺激量,从而使实验研究更严谨,实验数据更可靠、可重复。衰老是生理功能随着时间逐渐降低的一个过程,因此延缓衰老干预的时间非常重要,是未老先防,还是已有衰老表象再进行干预,同样值得进一步研究讨论。

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1005-0957(2017)03-0357-04

R2-03

A

10.13460/j.issn.1005-0957.2017.03.0357

国家自然科学基金项目(81373752)

江丽丹(1987—),女,住院医师

赵琛(1973—),女,主任医师

2016-07-12