细胞发现:发现促进多组织再生和延缓衰老的小分子代谢产物

来源：中国生物技术网2022-02-09 12:54

再生是身体修复受损、患病或老化组织的重要过程。从低等动物到人类，不同物种具有不同程度的再生能力，并且这种能力随着物种的不断进化而逐渐减弱。例如，低等动物中的蝾螈可以完全再生断肢，而包括人类在内的大多数哺乳动物再生和损伤修复能力有限。在哺乳动物中，鹿角是唯一能完全再生的器官。虽然高度进化的物种可以在组织受损时启动相应的再生和修复程序，但有必要

再生是身体修复受损、患病或老化组织的重要过程。从低等动物到人类，不同物种具有不同程度的再生能力，并且这种能力随着物种的不断进化而逐渐减弱。例如，低等动物中的蝾螈可以完全再生断肢，而包括人类在内的大多数哺乳动物再生和损伤修复能力有限。

在哺乳动物中，鹿角是唯一能完全再生的器官。虽然高度进化的物种可以在组织受损时启动相应的再生和修复程序，但再生和修复能力会随着年龄的增长而逐渐下降。众所周知，它在组织再生和修复过程中起着关键作用。例如，蝾螈可以通过形成芽组织(一组去分化的干细胞)来完成肢体再生。同样，在每年的鹿角再生过程中，位于鹿角骨膜内的鹿角可以分化为包括血管、软骨、骨骼、真皮和神经在内的完整鹿角。人类，如间充质干细胞，在各种组织和器官的再生和修复过程中起着关键作用，但这些细胞的数量和再生能力也会随着身体年龄的增加而减少。

虽然已经发现生物的再生能力随着进化和衰老而逐渐丧失，但其分子机制仍不清楚。内源小分子代谢产物在不同物种间相对保守；然而，到目前为止，对能够调节衰老和再生的小分子代谢产物知之甚少。通过借鉴自然界存在的低等动物的再生过程，借鉴再生能力强的年轻组织，理论上有望发现跨物种保守的调控再生衰老的关键代谢分子，从而为解码再生的代谢调控机制，发现促进再生延缓衰老的关键代谢产物提供新的线索和思路。

近日，中国科学院北京基因组研究所刘光辉课题组、曲靖课题组和张玮琪课题组合作，在《细胞发现杂志》上在线发表了题为《跨物种代谢组学分析鉴定尿苷作为潜在再生促进因子》的研究论文。

本研究深入分析了跨物种、跨年龄、跨组织的代谢分子特征，解码了与更高再生能力密切相关的代谢调控途径，并鉴定出一系列可改善人体衰老、促进多组织再生的关键途径和小分子代谢产物，为科学评价衰老、防治衰老相关疾病和发育提供了潜在的分子标记和干预策略。

本研究绘制了跨越物种、年龄和组织的各种细胞类型的代谢图谱，包括蝾螈断肢再生的芽基、鹿茸干细胞、幼猴和老年猴的各种组织(脑、心、肝、肌肉、肾、脂肪、皮肤和血液)以及幼猴和老年猴的间充质，系统地揭示了一些跨物种的保守和老年间充质。例如，再生能力强的生物样品往往会丰富多胺代谢、尿嘧啶代谢和脂肪酸代谢途径。

结合人类干细胞衰老的研究平台，研究人员对潜在的再生代谢产物进行了仔细筛选，发现小分子代谢产物尿苷能够显著提高衰老人体间充质的自我更新能力。进一步研究表明，在5种小鼠组织损伤模型(肌肉损伤模型、肝纤维化模型、毛发再生模型、心肌梗死模型和关节炎模型)中，尿苷治疗可以帮助损伤或病变组织的再生和修复。在肌肉损伤模型中，尿苷能有效提高肌肉的再生和修复能力，缓解肌肉损伤引起的炎症反应，同时增强小鼠的肢体抓握能力和系统运动能力。在肝纤维化模型中，尿苷减轻了四氯化碳诱导的肝纤维化，有效改善了肝功能的多项生理指标。在毛发再生模型中，尿苷处理可以刺激毛囊提前进入生长阶段，从而促进毛发生长；在心肌梗死模型中，尿苷能有效缓解急性炎症，改善受损心脏的收缩力。在关节炎模型中，尿苷能促进关节软骨再生，提高小鼠关节运动能力。

这些结果表明尿苷作为一种单一的代谢产物，可以促进哺乳动物多器官组织的再生和修复过程。与年轻个体强大的再生能力一致，年轻人血液中尿苷含量高于老年人。接下来，研究人员进一步探索了尿苷治疗是否能增强老年人的生理功能。

结果表明，口服尿苷两个月可增强老龄小鼠(22月龄)的生理功能，表现为肢体握力和运动能力的显著提高。这些发现证实尿苷具有抑制人体衰老、促进多组织再生和修复、改善老年人生理功能的潜在活性。(100yiyao.com)

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