保健灸益寿延年研究中衰老动物模型的筛选_谢颖.pdf

中华中医药杂志(原中国医药学报)2023年2月第38卷第2期 CJTCMP,February 2023,Vol.38,No.2 784 研究报告通信作者：韩丽，北京市朝阳区北三环东路11号北京中医药大学中医学院养生所，邮编：100029，电话：010-64286195E-mail：jc_保健灸益寿延年研究中衰老动物模型的筛选谢颖，杨玉媚，和蕊，杨景淇，张高钰，王中钰，方婷钰，王一帆，廖熠蕾，韩丽，赵百孝（北京中医药大学，北京 100029）摘要：当前，衰老相关研究成为人们关注的热点。中医理论和临床认为保健灸能够益寿延年，然其机制尚不清晰。因此选择合适的实验动物，构建合适的衰老动物模型，是研究保健灸益寿延年机制的重要手段。文章结合动物模型衰老表型的相似度、寿命、时间的可操作性等对衰老相关研究中常用的动物模型进行整理归纳。目前广泛应用的衰老模型，涉及酿酒酵母、无脊椎动物、脊椎动物门鱼纲等非哺乳纲动物，以及非人类灵长类、啮齿动物等哺乳纲动物。此外，一些其他特殊动物如蝙蝠、食肉目犬和猫、中国树鼩等也相继成为衰老研究模型。文章从这些衰老动物模型中筛选较为适宜保健灸益寿延年研究中的动物模型，以指导中医灸疗的发展，同时为其他衰老研究中相关动物模型的选择提供依据。关键词：衰老；动物模型；保健灸；灸法；寿命基金资助：国家自然科学基金面上项目（No.82174475）Screening of senile animal models in the study of health-care moxibustion for life extensionXIE Ying,YANG Yu-mei,HE Rui,YANG Jing-qi,ZHANG Gao-yu,WANG Zhong-yu,FANG Ting-yu,WANG Yi-fan,LIAO Yi-lei,HAN Li,ZHAO Bai-xiao(Beijing University of Chinese Medicine,Beijing 100029,China)Abstract:Currently,aging related research,has become the focus of peoples attention.Traditional Chinese medicine theory and clinical practice believe that health-care moxibustion can prolong life,but its mechanism is still unclear.Therefore,selecting suitable experimental animals and constructing suitable aging animal models are important means to study the mechanism of health-care moxibustion for longevity.In this paper,the animal models commonly used in aging-related research are sorted and summarized based on the similarity of the aging phenotype,lifespan,and time operability of animal models.At present,the widely used aging models involve non-mammals such as Saccharomyces cerevisiae,invertebrates,vertebrate phylum Fishes,and mammals such as non-human primates,rodents.In addition,some other special animals such as bats,carnivorous dogs and cats,Chinese tree shrews have also become aging research model.We selecte the animal models that are more suitable for the study of health-care moxibustion prolong life from these aging animal models to guide the development of TCM moxibustion,while providing a basis for the selection of relevant animal models in other aging studies.Key words:Aging;Animal model;Health-care moxibustion;Moxibustion;LifespanFunding:General Program of National Natural Science Foundation of China(No.82174475)衰老是生物体在外界环境和内在因素的共同作用下，随着年龄增长出现的体内部分细胞、组织、器官等功能减退甚至逐渐丧失的现象1。近年来，我国人口老龄化已达到较为严重的程度，老龄化导致一系列如心血管疾病、糖尿病、肿瘤、神经退行性疾病的发病率和病死率升高，带动庞大的医疗费用支出。抗衰老研究成为当前老年医学临床研究关注的热点2。自1997年有研究3报道饮食能量限制（caloric or dietary restriction，DR）延缓衰老以来，DR被认为是减少发病率、延长寿命的最好的干预措施，其通过激活体内内源性的保护性的存活反应，通过多途径发挥作用，促进酵母、哺乳动物等多个物种延衰益寿的效应4。艾灸在治疗衰老相关疾病与SIRT1、AMPK、mTORC1等靶点 相关5，表现出与DR相似的生物效应。内文2.indd 7842023/2/28 10:35:48中华中医药杂志(原中国医药学报)2023年2月第38卷第2期 CJTCMP,February 2023,Vol.38,No.2 785 灸法是用艾绒为主要材料制成的艾炷或艾条点燃以后，在体表的一定部位直接或间接熏灼以防治疾病的一种疗法。中医理论认为常灸关元等保健穴具有益寿延年的作用，统称为“保健灸”。如扁鹊心书记载：“人于无病时，常灸关元、气海、命门、中脘，虽未得长生，亦可得百余岁矣”。临床研究6也报道保健灸能改善衰老患者的临床症状，具有延缓衰老的功效。但目前笔者尚未见有关保健灸“益寿”的报道，故进行保健灸延年益寿的研究具有重要意义。以人的寿命为研究对象存在试验周期长、干扰因素多等问题，故筛选适用于保健灸的衰老动物模型具有重要意义。本文拟结合最新的研究报道筛选可开展保健灸研究的衰老模型。衰老相关研究随着细胞、分子生物学等实验技术的不断进步，关于衰老机制的研究已取得了重大进展。目前研究较多的学说有自由基学说及氧化应激学说、端粒学说、线粒体损伤学说、免疫学说、神经内分泌学说、信号通路学说、细胞自噬学说等。衰老不可避免地会导致许多疾病的发生。如脑老化导致神经系统功能的下降可能会引起多种神经退行性疾病；心脏衰老导致的心脏结构功能变化是多种心血管疾病的重要危险因素；衰老也是慢性阻塞性肺疾病的重要危险因素之一1；随着年龄的增长，肿瘤的发生率也逐渐攀升7；骨关节炎与衰老导致的关节结构退化密切相关8；衰老导致的代谢功能失调会引起血糖升高甚至导致2型糖尿病。这些疾病均会导致健康寿命的减少和生活质量的下降，因此该模型的筛选应具备诸如以上的一个或多个衰老指标的报道。衰老模型1.非哺乳纲模型 1.1 酿酒酵母模型 作为单细胞，酵母的生活周期短，遗传背景简单，已完成全基因组的测序，并在多年的实验研究应用中积累了丰富的操作经验。其衰老模型主要用于探索细胞衰老机制和筛选抗衰老药物或保健食品，并研究其作用机制9，也常用于神经退行性疾病的相关研究10。1.2 无脊椎动物模型 线虫、果蝇、蜜蜂等无脊椎动物，具有个体微小、结构简单、生命周期短、操作方便、易于培养观察等特点，也常用于衰老研究。秀丽线虫平均寿命仅20多天，常用于进一步探索细胞衰老机制，以及筛选潜在抗衰老药物及神经退行性疾病的临床药物11。果蝇衰老模型在发现通路靶点和筛选小分子药物等方面具有较大价值12。蜜蜂具有复杂的学习记忆行为，其衰老模型为相关的行为生物学研究提供了很好的 参考13。1.3 脊椎动物门鱼纲 水生动物衰老模型也是研究人类疾病的理想模型，其具有个体小、易于饲养、性成熟快、繁殖力强、操作方便、衰老过程与人类相似的特点。目前已建立的水生动物衰老模型有孔雀鱼、斑马鱼、假鳃鳉鱼和青鳉鱼等。斑马鱼因具有强大的再生能力，多用于研究组织修复和延缓衰老的机制14。鳉鱼可用于高通量抗衰老药物的筛选15。酿酒酵母、无脊椎动物、脊椎动物门鱼纲等具有较好的研究价值，但与人具有较远的亲缘关系，生活习性具有较大差异，不适宜本研究的筛选。2.哺乳纲模型2.1 灵长目类 从理论上讲，非人类灵长类（nonhuman primate，NHP）属于灵长目，是进行衰老相关研究最合适的模型。NHP与人类在遗传、生理、神经解剖、认知功能、行为特征和衰老改变等方面极为相近。NHP的研究结果具有极大的参考价值，能最大限度实现临床转化。目前已建立的衰老模型有恒河猴、普通狨猴、灰鼠狐猴、非洲绿猴等。但由于NHP体型较大，来源紧张，寿命较长，衰老相关的病理表现往往在中年以后才出现，若用NHP进行实验研究，需要耗费大量的人力和时间，极大地增加了实验研究的难度，不适宜本类研究的筛选。2.2 啮齿目类 啮齿动物是研究衰老和年龄相关疾病的最常见模型。此外，大鼠、小鼠基因组改造的技术手段成熟，可以培育出免疫缺陷等特殊品种，较为适宜本研究的筛选。具体类型可见表1。2.2.1 自然衰老模型：是指直接在实验室经过较长时间正常饲养，不加干预，培育至所需的年龄。自然衰老模型与人类衰老相似度极高，但也存在着获取难度大、饲养周期长（23年左右）、费用昂贵、干扰因素较多、个体差异大等缺点。2.2.2 快速老化小鼠（senescence accelerated mice，SAM）模型：SAM是日本京都大学培育研究出的自发性小鼠衰老模型，寿命较短，仅有1年左右。SAM目前共有12个亚系，不同亚系的病理表现各有不同，可根据研究目的选择相应的亚系。其缺点是价格不菲且来源不足。2.2.3 化学损伤模型：D-半乳糖衰老动物模型在行为学、形态学、生化水平以及分子生物学等多个方面都能较好地模拟自然衰老，且造模时间短、易于操作、重复性好。然而，目前模型的建立方法与评价缺乏统一的标准，造模剂量、给药途径、给药时间以及判断指标等因素均会对实验结果产生影响29；淀粉样蛋白（-amyloid，A）致衰老动物模型是在D-半乳糖所致动物模型基础上，海马内注射A，常用于对阿尔茨海默病（Alzheimers disease，AD）的研究；氯化铝是大脑细胞的损害因子，是老年性痴呆症的因素之一，故氯化铝衰老动物模型主要用于对AD的研究。以上几种化学损伤衰老模型多集中于学习记忆方面，模型各有可选之处，但益寿方面的研究较少，未检内文2.indd 7852023/2/28 10:35:48中华中医药杂志(原中国医药学报)2023年2月第38卷第2期 CJTCMP,February 2023,Vol.38,No.2 786 索到具体生存期数据，且均存在化学因子造成的损伤对实验结果也具有一定影响的缺点。2.2.4 物理损伤模型：臭氧是一种强氧化剂，常温下在机体内促进氧自由基的产生，造成细胞变性死亡，进而引发机体内多器官的功能衰退。通过吸入臭氧建立的臭氧致衰老动物模型与自然衰老相似，操作简便，成功率较高。射线致衰老动物模型是利用