圖示：氧化還原應(yīng)激反應(yīng)能力（Redox-stress Response Capacity, RRC）模型

2016年12月28日，Redox Biology 雜志在線發(fā)表了中國科學(xué)院生物物理研究所陳暢課題組題為The decay of Redox-stress Response Capacity is a substantive characteristic of aging: Revising the redox theory of aging 的研究論文。該論文首次通過比較年輕和衰老線蟲及細(xì)胞對氧化還原刺激的不同反應(yīng)，提出了氧化還原應(yīng)激反應(yīng)能力（Redox-stress Response Capacity，RRC）新概念，并證明這種動(dòng)態(tài)反應(yīng)能力的下降是衰老的一個(gè)本質(zhì)特征。

衰老與氧化還原密切相關(guān)。傳統(tǒng)的自由基衰老學(xué)說認(rèn)為氧化應(yīng)激是對細(xì)胞的一種損害，是導(dǎo)致衰老的一個(gè)重要因素。大多數(shù)關(guān)于氧化還原和衰老的研究主要集中在靜息狀態(tài)活性氧（reactive oxygen species, ROS）的高低。很少有研究去比較年輕和衰老個(gè)體對于氧化還原刺激的動(dòng)態(tài)反應(yīng)能力。陳暢課題組分別以線蟲和復(fù)制性衰老細(xì)胞為模型，比較了年輕和衰老線蟲（或細(xì)胞）對于氧化還原刺激反應(yīng)能力的不同。結(jié)果顯示在氧化還原刺激下，年輕線蟲（或細(xì)胞）能產(chǎn)生更多的活性氧/活性氮（ROS/RNS）從而激活Erk、Akt和AMPK信號通路。同時(shí)，年輕線蟲（或細(xì)胞）能夠通過促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子NRF2的轉(zhuǎn)位誘導(dǎo)產(chǎn)生更多的抗氧化酶以維持氧化還原穩(wěn)態(tài)平衡。另一方面，年輕線蟲（活細(xì)胞）也通過上調(diào)分子伴侶表達(dá)、提高蛋白酶體活性表現(xiàn)出更好的降解氧化損傷蛋白的能力。

在這些結(jié)果的基礎(chǔ)上，陳暢課題組提出名為“氧化還原應(yīng)激反應(yīng)能力”的新概念，表明機(jī)體具有不同的應(yīng)對氧化還原刺激的反應(yīng)能力，包括產(chǎn)生適量ROS/RNS激活細(xì)胞信號通路的能力、激活抗氧化系統(tǒng)維持氧化還原平衡的能力和降解氧化損傷蛋白的能力。這是首次提出并全面描述氧化還原應(yīng)激反應(yīng)能力的概念，也是首次通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)直接證明年輕和衰老之間的本質(zhì)差別。這與傳統(tǒng)自由基衰老學(xué)說單純強(qiáng)調(diào)ROS水平升高造成衰老不同，該研究認(rèn)為動(dòng)態(tài)的氧化還原應(yīng)激反應(yīng)能力極為重要，它的下降才是衰老的一個(gè)本質(zhì)特征。該研究揭示了氧化還原調(diào)控與衰老的本質(zhì)特征，為延緩衰老和促進(jìn)健康衰老提供了新策略。

生物物理所研究員陳暢為本文的通訊作者。陳暢課題組的助理研究員孟姣為本文的第一作者。該課題獲得國家自然科學(xué)基金杰出青年科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研究發(fā)展計(jì)劃、中科院重點(diǎn)戰(zhàn)略研究計(jì)劃先導(dǎo)A、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目和國家自然科學(xué)基金青年基金的資助。