阿司匹林延缓秀丽线虫衰老的作用及机制研究

Since the aspirin was used clinically as anti-inflammatory medicine in 1899, its pharmacological mechanism and clinical applications has been vigorously investigated until now. Consequently, the knowledge about pharmacological mechanisms and clinical applications of the aspirin was continuously revealed and expanded. Currently, aspirin is one of the most consumed drugs, widely been used as anti-inflammatory, anti-thermogenic, analgesia, antithrombotic, ulcerogenic effects, inhibiting platelet aggregation, and so on. Most of these diseases treated by aspirin are ageing related. Furthermore, the mechanism of the action of aspirin on these aging related diseases was largely unknown. In previous studies, we have found that aspirin could significantly improve the lifespan of Caenorhabditis elegans. The effect of aspirin on lifespan extension was dependently on the FOXO3 transcription factor homologue DAF-16 and the AMP activated kinase AMPK. In this project, we will continue to investigate the molecular mechanism of lifespan extension in C. elegans by aspirin and look for the direct molecular target that aspirin would be interacting with. We will investigate if the interaction between aspirin and the key molecules in the well-known signaling pathways that regulate the aging process. Then narrow down and lock the candidate targets of aspirin by epitasis analysis. Furthermore, we will also investigate the human homologue of the target of aspirin in C. elegans, especially the pharmacological effect of aspirin on the human homologue target and the function of the homologue gene in mammalian aging process. Our research will provide new explanation on the versatile effect of aspirin in clinical cases and new basis for further investigate and understand the mechanism of ageing process.

阿司匹林作为镇痛消炎药物已有100多年的历史，现在仍是世界上用量最大的药物之一，广泛用于老年性疾病的防治，如慢性炎症、风湿、中风、动脉粥样硬化以及肿瘤防治等，但其作用机制仍不清楚。我们前期研究发现阿司匹林可以延缓秀丽隐杆线虫的衰老,其作用依赖于叉头转录因子FOXO3/DAF-16和AMP激酶AMPK。秀丽线虫寿命短，遗传背景清楚，遗传操作简便成熟，且有大量的突变体供研究使用，是理想的衰老研究模型。本项目拟利用线虫模型深入研究阿司匹林抗衰老的作用机制和靶点，从检测衰老相关主要信号通路关键分子与阿司匹林作用的关系入手，利用基因互作序位分析逐步深入的锁定所作用的信号通路和靶点，并通过同源分析推断出哺乳动物和人的同源靶点基因，并对其进行衰老相关功能的初步分析。本研究将揭示阿司匹林复杂多样的临床作用背后的药理机制并为进一步研究衰老机理和衰老防治提供理论基础。

阿司匹林作为一个非甾体类抗炎药，已经使用超过一百年，现在，阿司匹林已经成为一个最广泛使用的非处方药之一，用于解热、镇痛、抗炎。除了抗炎作用外，目前很多研究表明，长期使用阿司匹林能够改善健康状况。流行病学、临床前研究和临床研究表明，长期使用阿司匹林能够减少许多癌症的发生，如结肠癌、肺癌和乳腺癌等。此外，阿司匹林能够减少糖尿病人动脉粥样硬化斑块的形成，并且能够减少年龄相关蛋白毒性沉积。流行病学研究也表明，阿司匹林能够减少神经退行性疾病如阿尔兹海默症和亨廷顿综合症的发病率。目前，阿司匹林广泛应用于防治老年病性疾病方面，但是其作用机制尚未阐明。.本研究以秀丽隐杆线虫作为模式生物来研究阿司匹林抗衰老作用机制。线虫长期作为一个优秀的模式生物来研究衰老相关机制及抗衰老化合物的作用机理，因其许多调节衰老的信号通路在进化上都是保守的，如胰岛素信号通路(IIS)，节食相关信号通路(DR)和线粒体呼吸相关信号通路等。本研究结果表明：.1、在20℃条件下培养的野生型线虫N2，不同浓度（50μM，100μM，200μM）阿司匹林处理线虫在20℃下的平均寿命均可显著延长，其中100μM阿司匹林处理可延长寿命最长，达14.5%。.2、阿司匹林能够延缓年龄相关表型的减退，并增强线虫对高温的耐受性。.3、阿司匹林对线虫寿命的影响要求DAF-16/FOXO，AMPK 和 LKB1的参与，但是不要求SIR-2.1。 .4、阿司匹林不能进一步延长突变体eat-2，clk-1和isp-1的寿命。.5、阿司匹林主要通过增加AMP:ATP的比率和激活LKB1，进而激活AMPK来实现对线虫寿命的延长。.6、阿司匹林影响线虫代谢，增加脂肪水解，激活生殖腺通路，促进下游DAF-16和DAF-12转录因子的活性，延长线虫寿命；同时，阿司匹林激活线虫先天免疫，上调免疫基因表达，延长线虫寿命。.根据以上结果可以得出，阿司匹林通过节食作用机制来延长线虫寿命，在这个作用过程中，阿司匹林通过增加AMP：ATP的比率和激活LKB1来激活AMPK，而AMPK的激活又会激活DAF12和DAF-16并诱导下游基因的表达，最终延长线虫寿命。因此，我们的研究结果表明阿司匹林通过影响代谢，增加脂肪水解，激活生殖腺通路和线虫先天免疫过程，从而达到延长线虫寿命。