衰老的后果是細(xì)胞的損傷和退化，導(dǎo)致功能喪失，易患疾病，最終導(dǎo)致死亡。衰老過程的一個(gè)標(biāo)志是神經(jīng)系統(tǒng)的進(jìn)行性衰退，包括運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知功能。更復(fù)雜的是，老齡化人口的自然變化使得研究導(dǎo)致行為衰退的因素變得困難。由于人體衰老過程通常較慢，因此闡明老化生物標(biāo)志物并預(yù)測(cè)個(gè)體差異已被證明是非常具有挑戰(zhàn)性的。

在常見的果蠅(D. melanogaster)的幫助下，佛羅里達(dá)大西洋大學(xué)的查爾斯·施密特科學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)家通過調(diào)查覓食基因的影響，提供了對(duì)健康老齡化的見解。年齡和壓力耐受性。

當(dāng)大多數(shù)生物被剝奪氧氣時(shí)，它們的腦細(xì)胞會(huì)失去動(dòng)態(tài)平衡并受到氧化應(yīng)激，或者過多的自由基會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞受損或死亡。然而，當(dāng)果蠅被剝奪氧氣時(shí)，它們會(huì)減緩新陳代謝并進(jìn)入可逆的昏迷狀態(tài)，從而使它們能夠在惡劣的環(huán)境條件下生存。蛋白激酶G或PKG是一種調(diào)節(jié)肌肉收縮和血管擴(kuò)張等生物過程的酶。該酶還調(diào)節(jié)突觸傳遞和神經(jīng)元功能。

已知編碼PKG的覓食(for)基因的差異是造成嚴(yán)重氧化應(yīng)激期間神經(jīng)保護(hù)作用的差異的原因。for基因或其相似基因序列之一在許多物種中是保守的，并且涉及幾種行為物理特征，包括攝食，睡眠，學(xué)習(xí)和記憶以及環(huán)境脅迫耐受性。未知的是年齡如何影響行為和壓力耐受。

在發(fā)表在“實(shí)驗(yàn)生物學(xué)雜志”上的一項(xiàng)研究中，F(xiàn)AU研究人員首次報(bào)告果蠅中的PKG水平會(huì)因衰老而導(dǎo)致惡化，并具有強(qiáng)大的行為成分。他們發(fā)現(xiàn)，for gene基因在低氧脅迫下賦予保護(hù)作用，其代價(jià)是果蠅的壽命和隨著年齡增長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)活性下降。這是一種權(quán)衡 - 對(duì)低氧應(yīng)激的更高耐受性在生命早期增加了適應(yīng)性，但是在生命后期以生命周期和運(yùn)動(dòng)活動(dòng)為代價(jià)。這些發(fā)現(xiàn)表明PKG途徑在健康衰老和衰老中具有新的作用。

研究結(jié)果表明，在嚴(yán)重的缺氧脅迫(1%氧氣)下，表達(dá)高水平PKG的果蠅會(huì)更快地進(jìn)入昏迷狀態(tài)，這在年輕和年老的蒼蠅中都是如此。研究人員還表明，PKG影響老蠅在低氧條件下(3%氧氣)的抗逆性，蒼蠅表達(dá)低水平的PKG，顯著增加它們?cè)趬毫ζ陂g的活動(dòng)。

有趣的是，研究人員發(fā)現(xiàn)，在含氧量正常(21%氧氣)條件下，年齡與年齡相同，表明年齡本身就是一種壓力。研究人員還發(fā)現(xiàn)低PKG蒼蠅的壽命更長(zhǎng)。

“通過了解功能下降，我們將能夠找到衰老的生物標(biāo)志物，并確定治療干預(yù)措施，以抵消衰老的有害影響，”FAU的Charles E. Schmidt生物科學(xué)副教授Ken Dawson-Scully博士說。科學(xué)學(xué)院和FAU腦研究所(I-BRAIN)的成員。“隨著人類壽命的延長(zhǎng)，人們需要了解我們?nèi)绾文軌蝽樌砷L(zhǎng)。”

功能衰老，在本研究中定義為生理和行為功能的固有年齡相關(guān)性下降，可能受多效性基因的影響，多效性基因控制一種以上的性狀。當(dāng)一種性狀有益于生物體的健康而另一種性狀有害時(shí)，就會(huì)發(fā)生拮抗性多效性。由于遺傳沖突可能來自許多生理，發(fā)育或行為來源，因此多效性更常被稱為衰老動(dòng)物模型(如蠕蟲，果蠅和小鼠)早期和晚期表現(xiàn)之間的“權(quán)衡”。

“無論這項(xiàng)研究是否表明自然界中的行為和健康后果，我們的結(jié)果使得果蠅成為研究涉及能量功能障礙的潛在疾病的明確選擇，”Stephanie P. Kelly，博士，合著者和FAU腦研究所的學(xué)者和FAU的Charles E. Schmidt科學(xué)學(xué)院的綜合生物學(xué)研究生。