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Apr 28, 2023

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Rapporti scientifici Volume 12,

Scientific Reports volume 12、記事番号: 17209 (2022) この記事を引用

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112 オルトメトリック

メトリクスの詳細

体内では毎日数十億の細胞が死滅し、細胞から放出される無細胞クロマチン粒子 (cfChP) が循環系を含む体の細胞外コンパートメントに入ります。 cfChP は、健康な細胞に容易に侵入して DNA を損傷し、アポトーシスおよび炎症経路を活性化することが知られています。 我々は、cfChPによる健康な細胞に対する生涯にわたる攻撃が老化の根本的な原因であり、細胞外cfChPを不活化することで老化を遅らせることができるのではないかという仮説を立てた。 後者は、栄養補助食品のレスベラトロールと銅 (R-Cu) を混合する際に生成される酸素ラジカルによって影響を受ける可能性があります。 本研究では、R-Cuの長期投与が老化の生物学的特徴を遅らせるかどうかを調査した。 C57Bl/6 マウスを 3 つの等しいグループに分けました。 1 つのグループは生後 3 か月で屠殺され、若い対照として機能しました。 残りのマウスは老化させ、生後10か月の実験群にR-Cuを1日2回、さらに12か月間強制経口投与し、Rは1 mg/kg、Cuは0.1 μg/kgの用量で投与した。 対照の高齢者グループには、12か月間毎日2回、強制経口栄養によって水を与えました。 両グループの動物は生後 22 か月で屠殺されました。 R-Cu治療は、テロメアの減少、アミロイド沈着、DNA損傷、アポトーシス、炎症、老化、異数性、ミトコンドリア機能不全など、脳細胞の老化のいくつかの生物学的特徴の軽減につながりました。 R-Cu 治療により、グルコース、コレステロール、C 反応性タンパク質の血中濃度も大幅に低下しました。 これらの発見は、cfChP が老化と神経変性の全体的な扇動者として機能する可能性があり、R-Cu の治療的使用が健康的な老化を達成可能な目標にするのに役立つ可能性があることを示唆しています。

人類は、長寿化が進むにつれて、生活の質を著しく損なう可能性のある加齢に関連した変性疾患の増加にも同時に直面しています。 世界では、60 歳以上の人口が 10 億人から 14 億人へと 38% 増加し、今後 10 年間で若者の数を上回ると予測されています1。 国連総会は、老化に伴う多くの症状を同時に遅らせる治療介入を見つけることを最終目標として、2021 年から 2030 年を健康老化の 10 年と宣言しました 1,2。 健康的な老化は究極の予防医学として考慮されるべきであると主張されています3。 老化は、身体のすべての細胞と組織の構造と機能が徐々に劣化する無数の病理学的プロセスを特徴とし4、アルツハイマー病5、心血管疾患6、糖尿病7、がん8などの多数の変性疾患と関連しています。 老化に関する多くの理論が提唱されていますが9,10、この多次元プロセスに伴う数多くの変化を包括的に説明できるものはありません。

DNA 損傷と慢性炎症は、老化の 2 つの主要な特徴です 11,12。 これに関連して、我々は、毎日体内で死ぬ数十億の細胞から放出され、体の細胞外区画に入る無細胞クロマチン粒子（cfChP）が、健康な細胞によって容易に取り込まれることができることを報告しました。それらはdsDNAを切断し、アポトーシス経路を活性化し、炎症性サイトカインを誘導します13,14。 このことから、cfChP による健康な細胞に対する生涯にわたる繰り返しの攻撃が老化の根本的な原因である可能性があるという仮説が立てられました 15,16。 私たちのグループは、ヒト血清から cfChP を単離し、特徴づけることに成功しました。EM 検査により、〜 10 ～ 1000 nm の範囲にわたる広範なサイズの不均一性が明らかになりました 13。 我々はまた、血中 cfChP レベルが年齢とともに増加することを報告しました 17。

私たちの前臨床研究により、酸素ラジカルの媒体を介して cfChP を不活性化する、栄養補助食品レスベラトロール (R) と銅 (Cu) の新しい酸化促進剤の組み合わせが同定されました。 R はよく知られた抗酸化物質であり、その健康上の利点について広範に研究されています21。 しかし、驚くべきことに、銅は広く研究されている栄養補助食品でもある銅の存在下で酸化促進剤として作用します22。 福原ら 23 は、R と Cu を混合すると酸素ラジカルが生成されることを最初に報告しました。 彼らは、R が Cu (II) を Cu (I) に還元する触媒として作用し、その結果、プラスミド pBR322 DNA24 を切断する酸素ラジカルが生成されることを示しました。 我々はこれらの発見を拡張して、R と Cu の組み合わせがゲノム DNA と RNA を分解する可能性があり 25、DNA 成分を分解することで cfChP を in vivo で不活性化できることを示しました 18、19、20、25。 さらに、逆説的ですが、Cu のモル濃度が R25 に対して徐々に減少するにつれて、R-Cu の DNA 分解活性が増加することも観察しました。 この発見に基づいて、本研究では R:Cu のモル比を 1:10–4 に保ちました。

我々は、R と Cu を 1:10 ～ 4 のモル比で使用すると、cfChPs の細胞外レベルの上昇に関連するいくつかの前臨床症状に治療効果があることを報告しました18、19、20。 たとえば、経口投与された R-Cu は、化学療法 18 や放射線療法 19 の有毒な副作用を改善し、細菌性エンドトキシンによるサイトカインストームやマウスの死亡を防ぐことができます 20。 私たちの初期の結果はまた、R-Cu がヒトにおいて治療的に有効であることを示唆しています。 観察研究では、重症の新型コロナウイルス感染症患者に R-Cu を経口投与すると、死亡率が 50% 近く減少することが示されました 26。 我々はまた、多発性骨髄腫に対して高用量化学療法と骨髄移植を受けている患者にR-Cuを経口投与することにより、グレードIII〜IVの粘膜炎が大幅に軽減される可能性があることを報告しました27。 この研究では、R-Cu 治療により炎症性サイトカインの血中濃度も大幅に減少しました。

R-Cu の経口投与時に生成される酸素ラジカルは胃から吸収され、細胞外 cfChP の不活性化/根絶という形で全身に影響を与えると考えられています18、19、20、26、27。 本研究では、R-Cu の cfChP 不活化特性を利用して、高齢マウスへの R-Cu の長期投与が老化と神経変性の特徴を遅らせるかどうかを調査しました。 私たちの研究で使用した R の用量は 1 mg/kg、Cu の用量は 0.1 μg/kg で、1 日 2 回強制経口投与されました。 この Cu の用量は、他の研究者による健康増進特性を調査するための前臨床研究で使用されたものと比べて 20,000 分の 1 であり、R の用量は 5 分の 1 でした 28,29。

共焦点顕微鏡とDNAおよびヒストンに対する抗体を使用して、高齢マウスの脳に細胞外cfChPが大量に存在することを検出し、R-Cuの長期経口投与後にcfChPが不活性化/根絶されることを観察しました。 cfChP の非活性化/根絶は、脳細胞における老化の複数の生物学的特徴の下方制御と関連していました。 全身レベルでは、R-Cu 治療によりグルコース、コレステロール、C 反応性タンパク質の血中濃度が大幅に低下しました。 まとめると、我々の結果は、cfChP が老化と神経変性の全体的な扇動者として機能し、R-Cu の治療的使用が健康的な老化を達成可能な目標にするのに役立つ可能性があることを示唆しています。

この研究の実験プロトコルは、インドのナビムンバイにあるタタ記念センターのがん治療・研究・教育先進センター（ACTREC）の施設内動物倫理委員会（IAEC）によって、許可番号16/2015に基づいて承認されました。 実験は、IAEC 動物安全ガイドラインおよび ARRIVE ガイドラインに従って実施されました。

ACTREC-IAEC は、科学研究における動物の敬意を持った扱い、世話、使用を維持します。 研究における動物の使用が、倫理的および科学的必要性に従って知識の進歩に貢献することを目的としています。 この研究に関与したすべての科学者と技術者は、FELASA認定主任獣医師の監督の下、動物の倫理的な取り扱いと管理に関する訓練を受けています。 動物は、FELASAの訓練を受けた動物施設職員の監督の下、CO2雰囲気下で適切な時点で頚椎脱臼により安楽死させた。

R および Cu の供給源は次のとおりです: レスベラトロール (商品名 - TransMaxTR、Biotivia LLC、米国 (https://www.biotivia.com/product/transmax/)); 銅 (商品名 - キレート化銅、JR Carlson Laboratories Inc. USA) (https://carlsonlabs.com/cherated-copper/)。

施設動物施設から入手した近交系 C57Bl/6 マウスは、施設動物倫理委員会の基準に従って維持されました。 それらは、12時間の明暗サイクル下で、殻床を入れた病原体を含まないケージに入れ、水と餌を自由に摂取させた。 HVAC システムを使用して、室温、湿度、気圧を制御しました。

この研究には24匹のC57Bl/6マウスが含まれ、そのうち12匹が雄、12匹が雌であった。 雌雄とも 4 匹のマウスを生後 3 か月で屠殺し、若い対照として使用しました。 残りの 16 匹のマウス (雄 8 匹、雌 8 匹) を生後 10 か月になるまで老化させ、(1) 老化対照マウス (雌雄各 N = 4)、(2) R-Cu 処理マウスの 2 つのグループに分けました。老化したマウス (性別 N = 4)。 両方のグループの動物は、12 か月後に生後 22 か月で屠殺されました。

R-Cu を 1 日 2 回、R 1 mg/kg および Cu 0.1 μg/kg の用量で 12 か月間（10 か月間から 22 か月間）強制経口投与しました。 Ｒは水に不溶であるため、水懸濁液（１００μＬ）として投与され、Ｃｕは水ベースの溶液（１００μＬ）として投与された。 老化対照マウスには、１日２回、経口強制飼養により水（１００μＬ）を与えた。 私たちのこれまでの研究では、この用量の R-Cu が他の複数の前臨床状態において治療効果があることが示されています 18、19、20。

マウスの身体活動の低下と体重減少が研究の人道的エンドポイントとして使用され、毎週 2 回スコア付けされました。 上に示した適切な時点で、血清分離のためにイソフルラン麻酔下で眼窩後経路を介して血液を収集した。 動物は、FELASA の訓練を受けた動物施設職員の監督の下、CO2 雰囲気下で頸椎脱臼により安楽死させられました。 安楽死後、すべての動物から脳を採取し、10% ホルマリンで固定し、さらなる分析のためにパラフィン ブロックを準備しました。

この研究で使用した試薬、抗体、分析キットの販売元とカタログ番号の詳細を補足表 1 に示します。

脳細胞における SOD の発現は、我々が以前に説明したように免疫蛍光 (IF) 技術を使用して推定されました 18,20。 簡単に説明すると、FFPE 切片を脱パラフィンし、アルコール系列で再水和し、0.01 M クエン酸緩衝液 (pH 6.0) 中で 95 °C で 20 分間インキュベートし、1X PBS で洗浄しました。 切片は、SOD に対する一次抗体および対応する二次抗体を使用して免疫染色されました (補足表 1)。 画像は、FISH view ソフトウェア バージョン 8.1 (https://spectral-imaging.com、Applied Spectral Imaging、イスラエル) を使用して取得および分析されました。

血清ＳＯＤ活性は、市販のキット（Ｃｅｌｌ Ｂｉｏｌａｂｓ、ＣＡ、ＵＳＡ；カタログ番号＃ＳＴＡ ３４０）を製造業者の指示に従って使用し、ＥＬＩＳＡによって測定した。

DNA およびヒストン H4 の免疫染色とそれに続く共焦点顕微鏡検査は、以前に詳細に説明したように、脳のホルマリン固定パラフィン包埋 (FFPE) 切片に対して実行されました 20。 ランダムに選択された 5 つの共焦点フィールド (各フィールドに約 50 個の細胞) の蛍光強度が記録され、平均蛍光強度 (MFI) (± SEM) が推定されました。

脳組織の平均テロメア長は、高感度の定量的リアルタイム PCR (qRT-PCR) 技術を使用して推定されました 30,31。 ゲノム DNA は、DNeasy blood & Tissue Kit (Qiagen、ヒルデン、ドイツ) を使用して脳組織から単離されました。 DNA 定量は、Nanodrop™ 分光光度計 (Thermo Fisher Scientific、ウォルサム、米国) を使用して実行されました。 10 ナノグラムの DNA を 5 μl の 1 × SYBR Select Master Mix (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA)、250 nM の両方のテロメア特異的プライマー、または 350 nM の 36B4 プライマーで使用し、総量 10 μl の反応液にしました。 テロメアと 36B4 の両方の熱サイクル条件は、95 °C 10 分間の初期変性、その後 95 °C 15 秒、60 °C 30 秒、および 72 °C 30 秒の 40 サイクルです。 テロメア特異的なフォワードおよびリバース プライマー (Sigma-Aldrich) の配列は、5' CGG TTT GTT TGG GTT TGG GTT TGG GTT TGG GTT TGG GTT 3' & 5' GGC TTG CCT TAC CCT TAC CCT TAC CCT TAC CCT TAC CCT 3 '。 酸性リボソームリンタンパク質 (36B4) の配列特異的なフォワードプライマーおよびリバースプライマーは、それぞれ 5' ACT GGT CTA GGA CCC GAG AAG 3' および 5' TCA ATG GTG CCT CTG GAG ATT 3') です。 個々のマウスの脾臓から単離されたゲノム DNA を参照 DNA として使用し、テロメアおよび 36B4 PCR 用に段階希釈しました。 すべてのサンプルは、384 ウェル ブロックを使用して QuantStudio™ 12 K Flex リアルタイム PCR システム (ThermoFisher) で二重にアッセイされました。 標準曲線を作成し、テロメアと 36B4 の両方の相対投入量を計算しました。 テロメアと 36B4 の比率の平均を平均テロメア長として報告しました。

定量的テロメア FISH は、Cy3 標識ペプチド核酸 (PNA) テロメア プローブを使用して実行されました (補足表 1)。 脳のFFPE切片を脱パラフィンし、無水エタノールシリーズ（70/80/100％）で連続的に脱水し、続いて水浴中で90℃のクエン酸ナトリウム緩衝液（pH6）中で抗原を賦活化し、室温まで冷却した。 切片をアルコール系列で脱水し、75℃で6分間変性させました。 次いで、切片をＰＮＡテロメアプローブと３７℃で一晩ハイブリダイズさせた。 結合していないプローブを、2X 生理食塩水クエン酸ナトリウム (SSC) 緩衝液で洗浄し、続いて 4X SSC で 56 °C でそれぞれ 3 分間洗浄しました。 最後に、切片を室温で 4X 生理食塩水クエン酸ナトリウム Tween-20 (SSCT) 緩衝液で洗浄し、VectaShield DAPI にマウントしました。 画像は、Applied Spectral Bio-imageing システム (Applied Spectral Imaging、イスラエル) を使用して取得および分析されました。 約 500 個の間期核の画像は、SpotScan ソフトウェア 8.1 (https://spectral-imaging.com、Applied Spectral Imaging、イスラエル) を使用してマルチチャンネル 3D モードで、Cy3 (テロメア) については 1000 ms、Cy3 (テロメア) については 150 ms の一定露光で取得されました。実験全体にわたる DAPI (核) のミリ秒。 各 3D 画像は、z 方向に沿って 500 nm、xy 方向に 107 nm のサンプリング距離を持つセルごとに 11 個の焦点面のスタックで構成されています。 画像をデコンボリューションし、SpotView ソフトウェア 8.1 (https://spectral-imaging.com、Applied Spectral Imaging、イスラエル) の Spot Count アルゴリズムを使用して、核あたりのテロメア数を推定しました。 核あたりのテロメア凝集体の数を視覚的に推定しました。

脳におけるアミロイド沈着の検出は、β-アミロイドに対する一次抗体および適切な二次抗体を使用した蛍光免疫染色後のFFPE切片の共焦点顕微鏡によって検査されました（補足表1）。 血清 BDNF は、市販のキット (補足表 1) を製造業者の指示に従って使用して ELISA によって推定しました。

γ-H2AX、活性カスパーゼ-3、およびNF-kBの発現は、我々が以前に説明したように、適切な抗体（補足表1）を使用した標準IF法によって脳組織のFFPE切片で分析されました18、20。

老化のバイオマーカーの評価は、以下を含む脳組織の FFPE 切片で実施されました。(1) Immuno-FISH を使用したテロメアと γ-H2AX IF シグナルの共局在。 (2) 53BP1 と前骨髄性白血病核小体 (PML-NB) の IF シグナルの共局在。 (3) 適切な抗体を使用した IF による p16INK4a の発現。

異数性は、脳組織の FFPE 切片上の染色体特異的プローブを使用する FISH によって、染色体番号 7 および 16 に関して評価されました。 切片を脱パラフィンし、アルコール系列 (70 ～ 100%) で脱水し、続いて水浴中 90 °C のクエン酸ナトリウム緩衝液 (pH 6) で抗原を回復させ、室温まで冷却しました。 切片を染色体 7 および 16 の特異的 DNA プローブと一晩 37 °C でハイブリダイズさせました。 結合していないプローブを2X SSC、続いて0.4X SSCで70℃でそれぞれ3分間洗浄して除去しました。 最後に切片を 4X SSCT で洗浄し、VectaShield DAPI にマウントしました。 画像は、Applied Spectral Bio-imageing システム (Applied Spectral Imaging、イスラエル) を使用して取得および分析されました。 核ごとの蛍光シグナルの数をカウントし、2 N より多いまたは少ないシグナルを異数性の証拠とみなしました。 約 500 個の核を含む 5 つのフィールドが分​​析され、核ごとの平均シグナル数が計算されました。

ミトコンドリアの機能不全は、ミトコンドリア膜貫通タンパク質 TOMM20 の発現を評価するために、脳組織の FFPE 切片に対する IF によって分析されました。 TOMM20 発現の体積変化の推定は、IMARIS ソフトウェア 7.2.3 (http://www.bitplane.com、Bitplane Technologies、AG) を使用して実行されました。 各脳切片の 5 つの画像（ミトコンドリア 2,000 以上）の平均体積（x-y-z 平面）を計算しました。

血清グルコースおよびコレステロールレベルは、自動装置（LM を備えた Dimension EXL、Siemens）を使用して推定されました。 血清 C 反応性タンパク質 (CRP) レベルは、市販の ELISA キット (補足表 1) を製造業者のプロトコールに従って使用して測定しました。

統計分析は、GraphPad Prism 6.0 (https://www.graphpad.com/、GraphPad Software, Inc.、米国) を使用して実行されました。 老齢対照マウスの結果を、若年対照マウスおよび老齢 + R-Cu 処理マウスと比較しました。 ノンパラメトリック対応のないスチューデントの t 検定を使用して、両性の各グループの 4 匹のマウスの平均 (± SEM) 値を両性ごとに比較しました。

この研究は、がん治療・研究・教育先進センター（ACTREC）の施設内動物倫理委員会（IAEC）によって承認された。 ACTREC IAEC は ARRIVE ガイドラインに準拠しています。 この研究の実験は、ARRIVE ガイドライン (補足表 2) に従って実施されました。

最初のステップとして、R-Cu の経口治療が脳内でフリーラジカルの生成を引き起こした可能性があるかどうかを調査しました。 予想通り、老化したマウスでは脳細胞のSODレベルが大幅に低下しました（雌マウスと雄マウスでそれぞれp < 0.05とp < 0.01）（図1）。 しかし、R-Cu処理により、若い対照マウスで検出されたものと同様のSODレベルの顕著な増加が生じました（雌マウスと雄マウスの両方でp < 0.01）（図1）。 この発見は、酸素ラジカルが R-Cu 処理後に生体内で明らかに生成され、それらが脳細胞に入り込んだようであることを示唆しました。 後者は、侵入する酸素ラジカルを排除しようとして、抗酸化酵素 SOD をアップレギュレートすることによって抗酸化防御機構を活性化しました。 ただし、脳細胞における SOD 発現の検出に使用した IF 法は、その生物学的活性を反映していないことに注意してください。 ただし、R-Cu処理は、高齢マウスの血清中のSOD活性の増加につながり、若い対照マウスで見られるレベルと同様のレベルに回復しました（雌および雄のマウスでそれぞれp < 0.01およびp < 0.05）（補足）図S1)。 R-Cu 処置マウスの血清中の SOD 活性の増加に基づいて、脳細胞でも SOD 活性が増加したと推測できます。

老化マウスの脳細胞における SOD 活性の喪失と R-Cu 処理によるその回復。 脳細胞における SOD 発現の代表的な IF 画像 (上のパネル) (スケール バー = 10 μm)、およびヒストグラムとして表現された SOD レベルの定量化 (下のパネル)。 各スライドについて 1000 個の細胞が分析され、SOD 陽性細胞のパーセントが計算されました。 バーは平均値 ± SEM 値を表します。 各グループの雌雄の N = 4 匹の動物。 若い対照マウスおよび R-Cu 処理老化マウスの値を老化対照マウスの値と比較し、両側スチューデント t 検定によって統計分析を実行しました。 *p < 0.05; **p < 0.01。

老化マウス脳の FFPE 切片の共焦点顕微鏡検査は、抗 DNA (赤色) および抗ヒストン (緑色) 抗体による蛍光免疫染色後に実施されました。 DNAとヒストンの蛍光画像を重ね合わせると、高齢マウスの脳の細胞外空間にcfChP（黄色の蛍光シグナル）が大量に存在することが検出されました（図2）。 cfChP は 1 年間の R-Cu 治療後に事実上除去されました。 この発見は、マウスの脳内で生成された酸素ラジカルが、老化したマウスの脳の細胞外空間に存在する大量のcfChPを明らかに不活性化/根絶したことを間接的に示唆した。 図 2 から、すべての赤色 (DNA) と緑色 (ヒストン) の蛍光シグナルが厳密に共局在しているわけではないことに注意してください。 これは、FFPE 切片の切断面が不均一で、それぞれの抗体が cfChP 上の DNA およびヒストン エピトープにアクセスするのを妨げた結果である可能性があります。 黄色蛍光 cfChP シグナルの MFI の定量化により、R-Cu による 1 年間の治療後の老化した脳の細胞外空間における cfChP の顕著な減少が示されました（男女とも p < 0.01）（図 2）。

老化した脳の細胞外空間における cfChP の多量の存在と、R-Cu 処理によるそれらの不活性化/根絶。 抗 DNA (赤) および抗ヒストン抗体による蛍光免疫染色後の FFPE 切片の代表的な共焦点画像。赤と緑のシグナルの共局在を示し、cfChP を表す黄色/白の粒子が生成されます (左側のパネル)。 ヒストグラムとして表された黄色の IF シグナルの定量化 (右側のパネル)。 各切片からランダムに選択された 5 つの共焦点フィールド (各フィールドに約 50 個の細胞) の蛍光強度を記録しました。 バーは平均値 ± SEM 値を表します。 各グループの雌雄の N = 4 匹の動物。 若い対照マウスおよび R-Cu 処理老化マウスの値を老化対照マウスの値と比較し、両側スチューデント t 検定によって統計分析を実行しました。 **p < 0.01、***p < 0.001。

テロメアは、老化に伴う細胞の変化において中心的な役割を果たします 32。 テロメアの減少、テロメアの損失、およびテロメアの凝集は、老化の主要な特徴です 32,33。 qRT-PCRによって脳細胞のテロメア長を推定し、雌雄マウスでテロメア長の有意な減少を観察しました（雌マウスと雄マウスでそれぞれp < 0.0001とp < 0.01）（図3A）。 R-Cu 治療により雌マウスではテロメア長が有意に回復しましたが (p < 0.001)、雄マウスでは回復しませんでした (図 3A)。 脳細胞あたりのテロメアシグナルの数に関しては、雌雄の老化マウスで減少が見られ（雌雄ともに p < 0.01）、雌では R-Cu 治療後に再び有意に回復しましたが（p < 0.01）、雌ではそうではありませんでした。雄のマウス (図 3B、C)。 同様の観察がテロメアの凝集に関しても行われ、雌雄の老齢マウスで有意に増加しましたが（雌マウスと雄マウスでそれぞれ p < 0.001 と p < 0.01）、R-Cu 処理後にのみ有意に減少しました。雌マウス (p < 0.01) (図 3B、D)。 したがって、全体として、テロメア異常に関して、R-Cu は雌マウスのテロメア異常の回復に効果的であるが、雄マウスでは効果がないことが判明しました。

老化マウスの脳細胞のテロメア異常とR-Cu治療によるテロメア異常の予防。 (A) 定量的 RT-PCR によるテロメア長の推定。 バーは平均値 ± SEM 値を表します。 R-Cu 処理雌マウスを除き、N = 3 の雌雄 N = 4 匹。 (B) テロメア FISH の代表的な画像 (スケール バー = 10 μm)。 (C) SpotScan Software 8.1 (https://spectral-imaging.com、Applied Spectral Imaging、イスラエル) によって推定された核あたりのテロメア数を表すヒストグラム。 ランダムに選択された 5 つのフィールド (約 500 核) からの核ごとの蛍光テロメア シグナルの平均数がヒストグラムに表示されます。 バーは平均値 ± SEM 値を表します。 N = 雌雄各グループ 4 匹の動物。 (D) 核ごとのテロメア凝集体を表すヒストグラム (B の矢印でマーク)。 ランダムに選択された 5 つのフィールド (約 500 核) からの核ごとの蛍光テロメア凝集体の平均数がヒストグラムに表示されます。 バーは平均値 ± SEM 値を表します。 N = 雌雄各グループ 4 匹の動物。 若い対照およびR-Cu処理老化マウスのIn（A、C、D）値を老化対照の値と比較し、両側スチューデントt検定によって統計分析を実行しました。 **p < 0.01; ***p < 0.001; ****p < 0.0001。

脳細胞の細胞外空間におけるアミロイド (Aβ) タンパク質の沈着の増加は、古典的にアルツハイマー病と関連しています 34,35。 β-アミロイドに対する抗体を用いた共焦点顕微鏡検査により、高齢マウスにおいてアミロイド原線維の形態でのアミロイド沈着が顕著に増加していることが検出された。 後者は、1年間のR-Cu治療後に著しく減少しました（図4A、左側のパネル）。 MFI の定量化により、老化マウスの脳における細胞外 β-アミロイド沈着の顕著な増加が確認されました (雌マウスと雄マウスでそれぞれ p < 0.0001 と p < 0.01)。 1 年間の R-Cu 治療により、雌雄のマウスで細胞外アミロイドが大幅に減少しました（雌マウスと雄マウスでそれぞれ p < 0.01 および p < 0.5）（図 4A、右側のパネル）。

老化した脳におけるβ-アミロイド沈着の増加と血清中のBDNFの減少。これらは両方ともR-Cuによる治療によって逆転します。 (A) IF によって検出された脳内の β-アミロイド沈着の代表的な共焦点画像 (左側のパネル)。 β-アミロイド蛍光の平均MFI値(±SEM)を表す定量的ヒストグラム(右側のパネル)。 各スライドについて、1000 個の細胞で覆われた脳領域が分析されました。 各グループの雌雄の N = 4 匹の動物。 (B) 平均血清 BDNF レベル (± SEM) を表す定量的ヒストグラム。 若い対照雌マウス（N = 3）、老化した R-Cu 処理雌マウス（N = 3）、および老化対照雄マウス（N = 3）を除く、雌雄各グループ N = 4 匹の動物。 (A) と (B) の両方で、若い対照および R-Cu 処理した老化動物の値を老化対照の値と比較し、両側スチューデント t 検定によって統計分析を実行しました。 *p < 0.05; **p < 0.01; ***p < 0.001; ****p < 0.0001。

神経細胞の生存と成長に重要な役割を果たす脳由来神経栄養因子（BDNF）36は、ELISAで測定したところ、雌雄の老齢マウス血清では大幅に減少していた（雌マウスと雄マウスでそれぞれp < 0.01とp < 0.05）。 (図4B)。 1年間のR-Cu治療により、血清BDNFレベルは雌雄ともに若いマウスで見られる値にほぼ近づきました（雌マウスと雄マウスでそれぞれp < 0.05とp < 0.001）（図4B）。

次に、老化の他のいくつかの特徴を調べました。 脳細胞における DNA 損傷、アポトーシスおよび炎症 37、38、39。 DNA 損傷は、dsDNA 切断のマーカーとして H2AX のリン酸化を使用して検査されました 40。 γ-H2AX レベルは、高齢のマウスで顕著に増加しました (雌マウスと雄マウスでそれぞれ p < 0.001 と p < 0.0001)。 R-Cu 処理により、γ-H2AX レベルが低下しました（雌マウスと雄マウスでそれぞれ p < 0.01 および p < 0.05）（図 5A、左側および右側のパネル）。

老化マウスの脳細胞における DNA 損傷、アポトーシス、炎症と R-Cu による治療によるそれらの予防。 (A) γH2AX 発現の代表的な画像 (スケール バー = 10 μm) (左側のパネル)。 定量的ヒストグラム (右側のパネル)。 各スライドについて 1000 個の細胞を分析し、γH2AX 陽性細胞のパーセントを計算しました。 バーは平均値 ± SEM 値を表します。 各グループの雌雄の N = 4 匹の動物。 (B) 活性カスパーゼ 3 発現の代表的な画像 (スケール バー = 10 μm) (左側のパネル)。 定量的ヒストグラム (右側のパネル)。 各スライドについて 1000 個の細胞を分析し、カスパーゼ-3 陽性の細胞のパーセントを計算しました。 バーは平均値 ± SEM 値を表します。 各グループの雌雄の N = 4 匹の動物。 (C) NF-kB 発現の代表的な画像 (スケール バー = 10 μm) (左側のパネル)。 定量的ヒストグラム (右側のパネル)。 各スライドについて 1000 個の細胞を分析し、NF-κB 陽性細胞のパーセントを計算しました。 バーは平均値 ± SEM 値を表します。 各グループの雌雄の N = 4 匹の動物。 (A〜C) については、若い対照および R-Cu で治療した老化動物のレベルを老化対照のレベルと比較し、両側スチューデント t 検定によって統計分析を実行しました。 *p < 0.05; **p < 0.01; ***p < 0.001; ****p < 0.0001。

次に、ミトコンドリア媒介アポトーシスのマーカーであることが知られている活性カスパーゼ 3 レベルを調べました 41。 老化した脳細胞におけるアポトーシスの非常に有意な増加が男女ともに見られました (p < 0.0001)。 R-Cu 処理は、雌雄マウスのアポトーシスの程度を有意に減少させました (雌マウスと雄マウスでそれぞれ p < 0.01 および p < 0.0001) (図 5B、左側および右側のパネル)。

炎症は老化の重要な特徴であり 12、我々は脳細胞における転写因子 NF-kB の発現を評価しました。 後者は、雌雄の老化マウスにおいて非常に有意に上昇した(p < 0.0001)。 R-Cu 処理により、雌雄ともに NF-kB レベルが有意に減少しました (雌マウスと雄マウスでそれぞれ p < 0.05 および p < 0.01) (図 5C、左側および右側のパネル)。

老化は、細胞機能の段階的な劣化を特徴とする生物学的老化の特徴です42。 われわれは、老化の古典的な特徴である老化の特徴であるテロメア（DNA-SCARS）とγ-H2AX の多数の共局在シグナルの持続を、雌雄の老化マウスにおいて観察した（p < 0.001）。 共局在シグナルの定量化により、R-Cu 治療後の顕著な減少が明らかになりました（男女とも p < 0.01）（図 6A、上部および下部パネル）。

老化マウスの脳細胞における老化の特徴の活性化とR-Cu処理による老化の予防。 (A) γ-H2AX とテロメアの蛍光シグナルの共局在を示す代表的な免疫 FISH 画像 (上のパネル) (スケール バー = 10 μm)。 共局在シグナルの定量的推定のヒストグラム (下のパネル)。 各スライドについて 500 個の核を分析し、γH2AX とテロメアシグナルの共局在を示す細胞のパーセントを計算しました。 バーは平均値 ± SEM 値を表します。 各グループの雌雄の N = 4 匹の動物。 (B) 53BP1 と PML の蛍光シグナルの共局在を示す代表的な IF 画像 (左側のパネル) (スケール バー = 10 μm)。 共局在信号の定量的推定のヒストグラム (右側のパネル)。 各スライドについて 500 個の核を分析し、53BP1 および PML シグナルの共局在を示す細胞のパーセントを計算しました。 バーは平均値 ± SEM 値を表します。 各グループの雌雄の N = 4 匹の動物。 (C) p16 発現の代表的な画像 (上のパネル) (スケール バー = 10 μm) および定量的ヒストグラム (下のパネル)。 各スライドについて 1000 個の細胞を分析し、p16 陽性の細胞パーセントを計算しました。 バーは平均値 ± SEM 値を表します。 各グループの雌雄の N = 4 匹の動物。 (A-C) では、若い対照および R-Cu 処理した老化動物の値を老化対照の値と比較し、両側スチューデント t 検定によって統計分析を実行しました。 *p < 0.05; **p < 0.01; ***p < 0.001; ****p < 0.0001。

二本鎖 DNA 切断は、老化関連ヘテロクロマチン病巣 (SAHF) の形でいくつかのヘテロクロマチン結合タンパク質の貯蔵ハブを形成します 44。 このようなヘテロクロマチン結合タンパク質の 1 つは前骨髄球性白血病核小体 (PML-NB) であり、これは老化マウスにおける DNA 損傷に関連する老化と有意に相関することが示されています 45,46。 我々は、53BP1とPMLの共局在シグナルの数が、雌雄の老齢マウスで顕著に増加したことを示す(p < 0.0001)。 共局在シグナルは、1 年間の R-Cu 治療後に大幅に減少しました (雌マウスと雄マウスでそれぞれ p < 0.05 および p < 0.01) (図 6B、左側および右側のパネル)。

我々が調べたもう一つの老化マーカーは、p16 INK4a 47 で、これは両性の老化マウスで上昇しました（両性とも p < 0.0001）。 R-Cu 処理により、p16 INK4a のレベルが有意に減少しました（雌マウスおよび雄マウスでそれぞれ p < 0.05 および p < 0.01）（図 6C、上部および下部パネル）。

高齢マウスの染色体の融合を引き起こすテロメアの喪失は、異常な数の染色体をもたらす異数性を引き起こす可能性があります48。 私たちは、染色体 7 番と 16 番に関する脳細胞の異数性の程度を調べたところ、両方の染色体に関して、老化したマウスでは異数性が約 15 倍増加していることが観察されました (雌雄両方の染色体について p < 0.0001) (図 7) 、左側と右側のパネル）。 R-Cu 処理により、雌雄両方の染色体に関する異数性が顕著に減少しました (p < 0.001)) (図 7、左側と右側のパネル)。

老化マウスの脳細胞における異数性の発生とR-Cu治療によるその予防。 脳細胞における染色体 7 および染色体 16 の異数性の代表的な画像 (左側のパネル) (スケール バー = 10 μm)。 異数性細胞の割合を表す定量的ヒストグラム (右側のパネル)。 核あたりの蛍光シグナルの数をカウントし、核内の 2 N 未満または 2 N を超えるシグナルを異数性の証拠とみなしました。 5 つのフィールド (約 500 個の核) が分析され、核ごとの平均シグナル数が計算されました。 バーは平均値 ± SEM 値を表します。 各グループの雌雄の N = 4 匹の動物。 若い対照および R-Cu 処理した老化動物の値を老化対照の値と比較し、両側スチューデント t 検定によって統計分析を実行しました。 ***p < 0.001; ****p < 0.0001。

ミトコンドリア DNA の完全性と機能は年齢とともに低下し、その結果、活性酸素種 (ROS) によって引き起こされる酸化的損傷が蓄積します 49。 私たちは、他の核コードタンパク質を取り込むミトコンドリア転座複合体の核コードサブユニットである TOMM20 の発現を分析することにより、ミトコンドリアの機能不全を研究しました。 その過剰発現は神経変性を促進すると報告されています50。 我々の結果は、ミトコンドリア膜上のTOMM20の過剰発現が、若い対照と比較した場合、老化した脳細胞のミトコンドリア総体積の増加をもたらすことを明らかにした（男女ともにp < 0.001）。 R-Cu 治療によりミトコンドリア容積は有意に回復しました (雌マウスと雄マウスでそれぞれ p < 0.05 および p < 0.01) (図 8、上部および下部パネル)。

高齢マウスにおけるミトコンドリア機能不全の増加とR-Cu治療によるその予防。 TOMM20 の発現を示す代表的な IF 画像 (上のパネル) (スケール バー = 10 μm)。 ミトコンドリアの体積変化を表す定量的ヒストグラム (下のパネル)。 5 つのフィールド (約 2000 ミトコンドリア) が分析され、IMARIS ソフトウェア 7.2.3 (http://www.bitplane.com、Bitplane Technologies、AG) を使用して平均体積変化が推定されました。 バーは平均値 ± SEM 値を表します。 各グループの雌雄の N = 4 匹の動物。 若い対照および R-Cu 処理した老化動物の値を老化対照の値と比較し、両側スチューデント t 検定によって統計分析を実行しました。 *p < 0.05; **p < 0.01; ***p < 0.001。

代謝老化には、軽度の慢性炎症によってもたらされるインスリン抵抗性と脂質蓄積につながる生理学的プロセスの調節不全が関与しています51,52。 予想どおり、血清グルコースレベルは高齢マウスで有意に上昇しました 53 (両性について p < 0.01)。これは、R-Cu による 1 年間の治療後に若い対照で見られるレベルまで低下しました (両性について p < 0.01) (図 9A) ）。 血清コレステロールは、高齢の雌マウスでは有意に上昇したが(p < 0.05)、雄マウスでは上昇しなかった(図9B)。 血清コレステロールは、高齢の雌マウスでは有意に上昇したが(p < 0.05)、雄マウスでは上昇しなかった(図9B)。 それにもかかわらず、R-Cu 治療は両性の血清コレステロール値を有意に低下させました (雌マウスと雄マウスでそれぞれ p < 0.001 と p < 0.05)。 CRPは、雌雄の老化マウスで非常に有意に上昇し（p < 0.0001）、R-Cu処理により減少しました（雌雄ともにp < 0.05）（図9C）。

高齢マウスにおける代謝機能障害の増加と、R-Cu による治療によるその予防。 (A〜C) はそれぞれ、血清グルコース、コレステロール、CRP のレベルのヒストグラムを表します。 バーは平均値 ± SEM 値を表します。 コレステロール雌の若い対照（N = 3）およびコレステロール雄の若い対照（N = 2）を除く、両性の各グループのN = 4匹の動物。 若い対照および R-Cu 処理した老化動物のレベルを老化対照のレベルと比較し、両側スチューデント t 検定によって統計分析を実行しました。 *p < 0.05; **p < 0.01; ***p < 0.001; ****p < 0.0001。

ROS は不対電子を含む短命な分子種であり、そのため対になる別の電子を探す際に反応性が高くなり、その過程で DNA、タンパク質、脂質などの生体分子に損傷を与える可能性があります54。 ROS 誘発酸化ストレスは、宿主細胞に複数の有害な影響を与えることが知られています 55。 しかし、我々は、逆説的ですが、ROS が細胞外の体内の細胞外空間で人工的に生成されると、広範囲の治療効果が得られることを報告しました 18、19、20、26、27。 R と Cu を混合すると、Cu (II) を Cu (I) に還元する R の能力により酸素ラジカルが生成されます 23,25。 R-Cu の経口投与により胃内で生成される酸素ラジカルは明らかに吸収され、細胞外 cfChP の不活性化/根絶という形で全身に影響を及ぼします。 我々は、cfChP が宿主細胞に広範囲の損傷を与えることを示しました。 たとえば、cfChP は健康な細胞に容易に侵入して、その DNA を損傷し、炎症性サイトカインを活性化し、ミトコンドリア経路を介してアポトーシスを促進します 13,14。 体内で毎日 1 × 109 ～ 1 × 1012 個の細胞が死ぬことを考えると 56,57、我々は、死にかけている細胞に由来する cfChP による健康な細胞に対する繰り返しの生涯にわたる攻撃が老化の根本的な原因である可能性があると仮説を立てました 15,16。 この仮説を裏付けるために、我々はこの論文で、高齢マウスへのR-Cuの長期経口投与が、cfChPを不活性化するその能力のおかげで、老化と神経変性の複数の生物学的特徴を下方制御することを示す。 私たちの結果は、R-Cu が老化に関連する多くの症状を同時に遅らせたり遅らせたりする可能性があるため、理想的な老化防止剤として適格である可能性があることを示唆しています2。 世界的に適用できるようにするには、理想的な老化防止剤は安価で無毒でなければなりません。R-Cu もこの 2 つの基準を満たします。 後者は経口で簡単に投与でき、R と Cu は両方ともヒトへの使用がすでに承認されています。 研究デザインの図解による概要と、R-Cu で生成された酸素ラジカルが脳微小環境から cfChP を消去し、老化の特徴の下方制御につながるメカニズムを図示した概要を図 10 に示します。

研究デザインと、R-Cu 治療後の脳細胞の老化における酸素ラジカルによる生物学的特徴の下方制御に関与するメカニズムの図解。 (A) 循環から拡散する cfChP、または死にかけている脳細胞から局所的に放出される cfChP は、健康な脳細胞によって容易に取り込まれ、老化の複数の生物学的特徴を活性化します。 (B) R-Cu の経口投与により胃内で酸素ラジカルが生成され、容易に吸収され、脳微小環境における cfChP の不活性化/根絶という全身効果が引き起こされます。 cfChP の非活性化/根絶は、脳細胞の老化の生物学的特徴の下方制御につながります。 酸素ラジカルは健康な脳細胞にも侵入します。 しかし、それらが侵入すると、抗酸化酵素スーパーオキシドジスムターゼ（SOD）が活性化され、有害物質を解毒して排除し、それによってゲノムDNAを保護します。

R-Cu が老化と神経変性の複数の生物学的特徴をダウンレギュレートするメカニズムについては、詳しく説明する必要があります。 R-Cu によるテロメア短縮の逆転は、テロメア短縮が cfChP によって与えられた DNA 損傷の結果であり、テロメア末端が切り取られ、テロメアが短縮された可能性があることを示唆している可能性があります。 私たちは、テロメア異常に関して雌マウスと雄マウスの間で異なる効果を観察しました。 雌マウスにおけるテロメア異常の予防における R-Cu の効果は、テストしたすべてのパラメータにおいて統計的に有意でしたが、雄マウスではそうではありませんでした。 この矛盾した発見の生物学的説明はまだ解明されていません。 テロメア末端の破壊は、老化の確立された兆候である脳細胞のテロメア領域 (DNA-SCARS) における持続的な γ-H2AX シグナルの検出を説明するのにも役立つ可能性があります 43。 私たちの研究で検出されたように、裸の染色体末端は互いに融合し、染色体の不安定性や異数性を引き起こす可能性があります48。 ミトコンドリアの機能不全に関して、我々は最近、内部移行した cfChP がゲノム DNA に損傷を与えるだけでなく、ミトコンドリアに物理的損傷を与える可能性があることを報告しました 58。 その研究で検出されたミトコンドリア損傷の指標の 1 つは、TOMM2058 の上方制御でした。 老化マウスにおけるTOMM20の過剰発現とR-Cuによるその逆転に関する本研究での我々の発見は、老化マウスにおけるミトコンドリア損傷が死にかけた脳細胞から放出されるcfChPによって誘発される可能性と一致している。 しかし、長期にわたる R-Cu 治療後のアミロイド斑形成の減少は、cfChP の未知の役割を示唆しており、さらなる研究が必要です。 同様に、R-Cu が高齢マウスの代謝機能障害を軽減し、グルコース、コレステロール、CRP の血清レベルの低下につながるメカニズムは、現時点では不明のままです。 総合すると、cfChP には老化と神経変性に広範な影響を与える多面発現効果があり、今後の研究の余地があると結論付けることができます。

1 年間の R-Cu 処理後に生成される酸素ラジカルに起因すると考えられる、脳細胞のゲノム DNA への損傷の証拠は検出されませんでした。 R-Cu処置マウスにおいて顕著に上方制御された抗酸化酵素SODは、明らかに侵入酸素ラジカルを中和し、細胞ゲノムDNAへの損傷を防止した（図1参照）。 したがって、R-Cu で生成された酸素ラジカルが脳細胞に侵入すると、SOD が上方制御され、ROS 誘発の酸化損傷からゲノムが保護されます。 これは、R-Cu 処理後のマウスにおける γ-H2AX シグナルの減少という我々の発見によってさらに実証されました (図 5A を参照)。 全体として、1 年間 R-Cu を投与されたマウスには悪影響は観察されませんでした。 これは、体のすべての細胞のゲノムが、上方制御された抗酸化酵素によって酸素ラジカルの潜在的な有害な影響から同様に保護されていることを示唆しました。

私たちの研究にはいくつかの限界があります。 たとえば、R-Cu が動物の記憶や行動面などの生理学的機能に及ぼす影響や、R-Cu が生存期間を延長するかどうかについては触れられていません。 R-Cu への曝露を中止した場合の影響も調査されていません。 観察された変化が元に戻るか消滅するかは不明のままです。 この研究では、ホルミシス現象が我々が観察した生物学的効果に関与しているかどうかについても言及されていない59,60。 低用量の R と Cu を使用したため、この問題は特に関連性があり、どちらもホルミシス効果を示すことが報告されています 61,62。 R 療法に対する反応が成功したのは、そのホルミシス作用によるものであると報告されています。つまり、低用量で有益な効果を発揮し、高用量で細胞毒性効果を発揮します 61。 Cu に関しては、動物を低用量で事前に治療することで、より高い致死量の Cu62 から動物を守ることが示されています。 我々は、R と Cu を混合すると、Cu(II) を Cu(I) に還元する R の能力によって酸素ラジカルが生成されるという直接的な証拠を提供していません。 私たちが観察した脳の細胞外空間における cfChP の不活性化は、これが酸素ラジカルの影響を受けると仮定しています。 私たちは実際にマウスの脳に酸素ラジカルが存在することを実証していません。 しかし、R-Cu 処置マウスの血清中の SOD 活性が増加しているという我々の発見は、酸素ラジカルが脳内でも生成された可能性があるという仮定につながります。 また、酸素ラジカルが胃から吸収されるメカニズムや、酸素ラジカルが cfChP に対して反応するかどうかも調べていません。 最後に、R-Cu 処理により脳細胞における SOD の発現が増加することが観察されました。 これは必ずしも SOD 活性の増加を意味するものではありません。

老化は、ROS 誘発性損傷の蓄積による組織および器官の機能の進行性喪失につながる酸化ストレスの結果であると考えられています 63,64。 しかし、動物モデルにおける老化を遅らせるための抗酸化療法は相反する結果をもたらし65,66、ヒトにおける結果は曖昧である67。 すべての抗酸化物質の中で、レスベラトロールは老化防止剤として最も広く研究されています68。 私たちの現在の結果は、報告されているレスベラトロールの老化防止効果は、実際には銅の存在下での酸化促進作用によるものである可能性があるという仮説を立てています。 この矛盾した結果は、細胞外 cfChP を効果的に不活性化し、老化に対する保護効果をもたらすために、レスベラトロールが持続的な酸化促進活性を持つための胃内での銅の利用可能性が一貫していないことを反映している可能性があります。

我々は、死にかけた脳細胞に由来するcfChPが老化した脳の細胞外空間に豊富に存在することを初めて実証した。 また、細胞外 cfChP は、R-Cu による長期処理後に生成される酸素ラジカルによって実質的に除去されることも示します。 cfChP の除去が老化と神経変性の複数の生物学的特徴の下方制御と関連していたという事実は、これらの病理学的プロセスの病因における cfChP の直接的な役割を強く主張します。 我々は、瀕死の脳細胞から放出されるcfChPがさらなるDNA損傷、アポトーシス、炎症の悪循環を開始し、低級かつ容赦のない「サイトカインストーム」を引き起こしていると提案する69。 我々は、後者は、cfChP の他のまだ知られていない有害な多面発現効果とともに、老化を定義する基礎的なプロセスであると提案します。 我々の結果は、これらの有害な影響は、酸素ラジカルを介して問題となるcfChPを不活性化/根絶することによって防止できることを示唆しています。 我々は、少量の R と Cu の組み合わせの経口投与が、効果的な老化防止治療の組み合わせとなる可能性を秘めていると提案します。 R-Cu が人間の老化と神経変性を遅らせるのに効果があるかどうかは、適切な集団での臨床試験を待たなければなりません。 これに関連して、我々の初期の結果は、他の病理学的状況との関連ではあるが、R-Cu がヒトに対して治療的に有効であることを示していることに留意すべきである26,27。

過去 50 年間にわたる生物老年学の研究を通じて、老化の多くの理論と原因が進歩してきました 9,10 が、この多次元プロセスに伴う無数の変化を包括的に説明できるものはありません。 他の要因が関与している可能性があることは認めますが、我々の結果は、cfChP が老化と神経変性の世界的な扇動者である可能性があり、R-Cu の治療的使用が健康的な老化を達成可能な目標にするのに役立つ可能性があることを示唆しています。

結果の解釈に関連するすべてのデータは原稿内に含まれています。 生データは、Figshare データセット リポジトリ (https://doi.org/10.6084/m9.figshare.20265906) で見つけることができます。

ゲブレイェソス、TA 世界をより年を重ねるのに適した場所に変えるには知識が必要です。 ナット。 老化 1、865–865 (2021)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

Bellantuono、I. 高齢者の多くの病気を遅らせる薬を見つけてください。 Nature 554、293–295 (2018)。

論文 ADS CAS PubMed Google Scholar

Kaeberlein, M.、Rabinovitch, PS & Martin, GM 健康的な老化: 究極の予防医学。 サイエンス 350、1191–1193 (2015)。

論文 ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Lopez-Otin、C.、Blasco、MA、Partridge、L.、Serrano、M. & Kroemer、G. 老化の特徴。 セル 153、1194 ～ 1217。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

Xia, X.、Jiang, Q.、McDermott, J. & Han, J.-DJ 老化とアルツハイマー病: 分子レベルからシステムレベルまでの比較と関連性。 老化セル 17、e12802 (2018)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

Chio、YA、Lakatta、E.、Ungvari、Z.、Dai、D.-F. & Rabinovitch、P. 心血管疾患と老化。 上級ゲロッシ。 https://doi.org/10.1007/978-3-319-23246-1_5 (2016)。

記事 Google Scholar

Kalyani、RR、Golden、SH & Cefalu、WT 糖尿病と老化: ケアの独自の考慮事項と目標。 糖尿病ケア 40、440–443 (2017)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

Aunan, JR, Cho, WC & Soreide, K. 老化とがんの生物学: 共通かつ多様な分子の特徴の概要。 老化現象 8、628–642 (2017)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

ダ・コスタ、JP 他老化の概要―理論、メカニズム、将来展望。 経年劣化耐性改訂 29、90–112 (2016)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

Jin, K. 老化に関する現代の生物学的理論。 老化現象 1、72–74 (2010)。

MathSciNet PubMed PubMed Central Google Scholar

Schumacher, B.、Pothof, J.、Vijg, J. & Hoeijmakers, JHJ 老化プロセスにおける DNA 損傷の中心的役割。 ネイチャー 592、695–703 (2021)。

論文 ADS CAS PubMed Google Scholar

Ferrucci, L. & Fabbri, E. 炎症: 加齢、心血管疾患、虚弱性における慢性炎症。 ナット牧師カーディオール。 15、505–522 (2018)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

ミトラ、I. et al. 循環する核酸は、ゲノムに組み込まれて健康な細胞の DNA に損傷を与えます。 Ｊ．Ｂｉｏｓｃｉ． 40、91–111 (2015)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

ミトラ、I. et al. 死にかけたがん細胞からの無細胞クロマチンは、傍観者の健康な細胞のゲノムに組み込まれ、DNA損傷と炎症を誘発します。 細胞死の発見 3、1–14 (2017)。

記事 Google Scholar

Raghuram, GV、Chaudhary, S.、Johari, S.、Mittra, I. 体細胞モザイク、老化、慢性疾患、がんの病因における無細胞クロマチンの違法かつ反復的なゲノム組み込み。 ジーン（バーゼル）。 10、1–19 (2019)。

記事 Google Scholar

Tripathy, BK、Pal, K.、Shabrish, S. & Mittra, I. DNA 二本鎖切断の起源と老化への影響についての新しい視点。 ジーン（バーゼル）。 12、1–12 (2021)。

記事 Google Scholar

Mittra, I.、Nair, NK & Mishra, PK 循環中の核酸: それらは宿主に有害ですか? Ｊ．Ｂｉｏｓｃｉ． 37、301–312 (2012)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

ミトラ、I. et al. 無細胞クロマチンを中和または分解する薬剤による化学療法の毒性の予防。 アン。 オンコル。 28、2119–2127 (2017)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Kirolikar, S. et al. 放射線照射により死にかけた細胞から放出される無細胞クロマチンを不活性化する薬剤による、放射線誘発性のバイスタンダー効果の防止。 細胞死障害 9、1–16 (2018)。

記事 CAS Google Scholar

ミトラ、I. et al. 瀕死の宿主細胞から放出される無細胞クロマチン粒子は、マウスにおけるエンドトキシン敗血症の広範な誘発物質である。 PLoS ONE 15、1–22 (2020)。

記事 Google Scholar

ディアス・ジェレヴィニ、GT 他レスベラトロールの有益な作用: どのように、そしてなぜ?. 栄養学 32、174–178 (2016)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

ボスト、M.ら。 食事による銅と人間の健康: 現在の証拠と未解決の問題。 J. トレースエレム。 医学。 バイオル。 35、107–115 (2016)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Fukuhara, K. & Miyata, N. 新しいタイプの DNA 切断剤としてのレスベラトロール。 バイオオルグ。 医学。 化学。 レット。 8、3187–3192 (1998)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

福原 和也 ほか Cu(II)存在下におけるレスベラトロールのDNA切断活性の構造的基礎。 バイオオルグ。 医学。 化学。 14、1437–1443 (2006)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Subramaniam, S.、Vohra, I.、Iyer, A.、Nair, NK & Mittra, I. DNA と RNA の分解に関するレスベラトロールと銅 (II) の逆説的な相乗作用 [バージョン 2; 審判員：2名承認済み]。 F1000リサーチ4、1145（2015）。

論文 PubMed Google Scholar

ミトラ、I. et al. 重篤な新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の治療のためのレスベラトロールと銅：観察研究（RESCU 002）。 medRxiv 6、1–13 (2020)。

Google スカラー

アガルワル、A.ら。 レスベラトロールと銅の新しい酸化促進剤の組み合わせは、多発性骨髄腫に対して高用量のメルファランを受けている患者における移植関連の毒性を軽減します (RESCU 001)。 PLoS ONE 17、1–9 (2022)。

記事 Google Scholar

Wang, T. et al. 銅の補給は、マウスの食事性鉄過剰によって引き起こされる病態を逆転させます。 Ｊ．Ｎｕｔｒ． 生化学。 59、56–63 (2018)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Baur、JA et al. レスベラトロールは、高カロリー食を与えているマウスの健康と生存を改善します。 ネイチャー 444、337–342 (2006)。

論文 ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Callicott, RJ & Womack, JE マウスのテロメア測定のためのリアルタイム PCR アッセイ。 コンプ。 医学。 56、17–22 (2006)。

CAS PubMed Google Scholar

Cawthon, RM 定量的 PCR によるテロメア測定。 核酸研究所 30、1–6 (2002)。

記事 Google Scholar

Blackburn, EH, Epel, ES & Lin, J. ヒトのテロメア生物学: 老化、病気のリスク、および保護における寄与的かつ相互作用的な因子。 サイエンス 350、1193–1198 (2015)。

論文 ADS CAS PubMed Google Scholar

ラズ、V.ら。 核層は、ヒト間葉系幹細胞の老化中にテロメアの凝集とセントロメアの周辺局在化を促進します。 J. Cell Sci. 121、4018–4028 (2008)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

ロドリゲ、KM 他。 健康な老化におけるβ-アミロイドの負担。 神経学 78、387–395 (2012)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Murphy, MP & Levine, H. アルツハイマー病とアミロイドβペプチド。 Ｊ．アルツハイマー病Ｄｉｓ． 19、311–323 (2010)。

記事 Google Scholar

エリクソン、KIら。 脳由来の神経栄養因子は、加齢に伴う海馬容積の減少と関連しています。 J. Neurosci. 30、5368–5375 (2010)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

White, RR & Vijg, J. DNA 二本鎖切断は老化を促進しますか? モルセル 63、729–738 (2016)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Zhang, Y. & Herman, B. 老化とアポトーシス。 メカ。 高齢化開発 123、245–260 (2002)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

チョン・HY 他老化および加齢関連疾患における慢性炎症の再定義: セノ炎症概念の提案。 老化現象 10、367–382 (2019)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

Rogakou、EP、Pilch、DR、Orr、AH、Ivanova、VS & Bonner、WM DNA 二本鎖切断はセリン 139 でのヒストン H2AX リン酸化を誘導します。 J. Biol. 化学。 273、5858–5868 (1998)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Porter, AG & Jänicke, RU アポトーシスにおけるカスパーゼ-3 の新たな役割。 細胞死は異なります。 6、99–104 (1999)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

ミッコ、R. ディ、クリジャノフスキー、V.、ベイカー、D. & ファガーニャ、F. ダッダ ディ。 老化における細胞老化：メカニズムから治療の機会まで。 ナット。 モル牧師。 セルバイオル。 22、75–95 (2021)。

Rodier、F. et al. DNA-SCARS: 損傷による老化の成長停止と炎症性サイトカインの分泌を維持する独特の核構造。 J. Cell Sci. 124、68–81 (2011)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

成田 M. 細胞老化とクロマチン組織化。 Br. J. Cancer 96、686–691 (2007)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

ビショフ、O.ら。 PML による早期老化の解体。 EMBO J. 21、3358–3369 (2002)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

ミルザ・アガザデ・アタリ、M. 他 53BP1: がんにおいて重要な機能を持つ DNA 損傷応答の重要な役割を果たします。 DNA修復（Amst）。 73、110–119 (2019)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

ベイカー、DJ 他天然に存在する p16Ink4a 陽性細胞は健康寿命を縮めます。 Nature 530、184–189 (2016)。

論文 ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

ネイラー、RM、ヴァン・ドゥルセン、JM 癌とライアンの老化における異数性。 アンヌ。 ジュネ牧師。 50、45–66 (2016)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Sun, N.、Youle, RJ & Finkel, T. 老化のミトコンドリアの基礎。 モル。 セル 61、654–666 (2016)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Chacinska, A.、Koehler, CM、Milenkovic, D.、Lithgow, T. & Pfanner, N. ミトコンドリアタンパク質の輸入: 機械とメカニズム。 セル 138、628–644 (2009)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

LAライターら。 食後の血糖値制御: 新しいデータと新しい意味。 クリン。 それで。 27、S42–S56 (2005)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Félix-Redondo、FJ、Grau、M.、Fernández-Bergés、D. 高齢者のコレステロールと心血管疾患。 事実とギャップ。 老化現象 4、154–169 (2013)。

PubMed PubMed Central Google Scholar

Leiter, EH、Premdas, F.、Harrison, DE & Lipson, LG C57BL/6J 雄マウスにおける老化とグルコース恒常性。 FASEB J. 2、2807–2811 (1988)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Halliwell, B. & Gutteridge, JMC 人間の病気におけるフリーラジカルと触媒金属イオンの役割: 概要。 方法酵素mol。 186、1–85 (1990)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

ピッツィーノ、G.ら。 酸化ストレス: 人間の健康に対する害と利益。 オキシド。 医学。 細胞。 ロンゲブ。 2017、1–13 (2017)。

Google スカラー

Fliedner, TM、Graessle, D.、Paulsen, C. & Reimers, K. 骨髄造血の構造と機能: 電離放射線曝露に対する反応のメカニズム。 キャンサーバイオザー。 ラジオファーム。 17、405–426 (2002)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Sender, R. & Milo, R. 人体内の細胞代謝回転の分布。 ナット。 医学。 27、45–48 (2021)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

トリパシー、BK et al. 死にかけている細胞から放出される無細胞クロマチン粒子は、生細胞にミトコンドリア損傷と ROS 産生を引き起こします。 bioRxiv https://doi.org/10.1101/2021.12.30.474529 (2021)。

記事 Google Scholar

Calabrese, EJ & Mattson, MP ホルミシスは生物学、毒物学、医学にどのような影響を与えますか? NPJエイジングメカ。 ディス。 3(1)、1–8 (2017)。

記事 Google Scholar

ラタン、SI 生物老年学における生理学的ホルミシスとホルメチン。 カー。 意見。 有毒。 （2022年）。

Petrovski, G.、Gurusamy, N. & Das, DK 心血管の健康と疾患におけるレスベラトロール。 アン。 ニューヨークアカデミー。 科学。 1215(1)、22–33 (2011)。

論文 ADS PubMed Google Scholar

Bozhkov, AI、Sidorov, VI、Kurguzova, NI & Dlubovskaia, VL 代謝記憶は、年齢に応じて銅イオンに対するホルミシス効果を高めます。 上級ジェロントル。 = Uspekhi Gerontologii 27(1)、72–80 (2014)。

CAS PubMed Google Scholar

Harman, D. 老化: フリーラジカルと放射線化学に基づく理論。 J.ジェロントール。 11、298–300 (1956)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Finkel, T. & Holbrook, NJ オキシダント、酸化ストレス、老化の生物学。 Nature 408、239–247 (2000)。

論文 ADS CAS PubMed Google Scholar

Hamilton, RT、Walsh, ME & Van Remmen, H. 酸化ストレスのマウスモデルは、健康的な老化を調節する役割を示しています。 Ｊ．クリン． 経験値パソル。 01、1–30 (2012)。

記事 Google Scholar

周、DDら。 老化および加齢関連疾患に対するレスベラトロールの効果とメカニズム。 オキシド。 医学。 細胞。 ロンゲブ。 2021年（2021年）。

Fusco, D.、Colloca, G.、Lo Monaco, MR、Cesari, M. 老化プロセスに対する抗酸化物質の補給の効果。 クリン。 介入エイジング 2、377–387 (2007)。

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Pyo, IS、Yun, S.、Yoon, YE、Choi, JW & Lee, SJ 老化のメカニズムと加齢関連疾患に対するレスベラトロールの予防効果。 分子 25、(2020)。

Shabrish, S. & Mittra, I. dsDNA 切断に対する細胞反応としてのサイトカインストーム: 新しい提案。 フロント。 イムノール。 12、1–10 (2021)。

記事 Google Scholar

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インフォグラフィックを作成していただいた Snehal Shabrish 博士と、原稿の作成にご協力いただいた Roshan Shaikh 氏と Ashish Pawar 氏に心から感謝いたします。

この研究は、IM に授与されたタタ記念センターへの助成金 CTCTMC を通じて、インド政府原子力省によって支援されました。 資金提供機関は、研究の設計、収集、分析、データの解釈や原稿執筆には何の役割もありませんでした。

Kavita Pal と Gorantla V. Raghuram の著者も同様に貢献しました。

トランスレーショナルリサーチラボラトリー、タタ記念センター、がん治療・研究・教育先進センター、カールガル、ナビムンバイ、410210、インド

カビタ パル、ゴラントラ V. ラグラム、ジェネヴィエーブ ドゥソウザ、スシュマ シンデ、ヴィシャルクマール ジャダブ、アルフィナ シャイク、バギシュリ レイン、ハルシャリ タンデル、ディパリ コンダルカール、シャヒド チョードリー & インドラニール ミトラ

Homi Bhabha National Institute、アヌシャクティ ナガル、ムンバイ、400094、インド

カビタ パル、ゴラントラ V. ラグラム、ジェネヴィエーブ ドゥソウザ、スシュマ シンデ、ヴィシャルクマール ジャダブ、アルフィナ シャイク、バギシュリ レイン、ハルシャリ タンデル、ディパリ コンダルカール、シャヒド チョードリー & インドラニール ミトラ

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KP、GVR、JD、SS、VJ、AS、BR、HT、DK、SC が実験を実施しました。 IM、KP、GVR が実験を監督しました。 KP と GVR はデータ分析を実施しました。 IMはプロジェクトの構想を練り、全体の監督と資金調達を担当しました。 IM、KP、GVR が論文を執筆しました。 IM は最終原稿を承認しました。

インドラニール・ミトラ氏への通信。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

シュプリンガー ネイチャーは、発行された地図および所属機関における管轄権の主張に関して中立を保ちます。

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転載と許可

Pal、K.、Raghuram、GV、Dsouza、J. 他。 レスベラトロールと銅の酸化促進剤の組み合わせは、マウスの老化と神経変性の複数の生物学的特徴を下方制御します。 Sci Rep 12、17209 (2022)。 https://doi.org/10.1038/s41598-022-21388-w

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受信日: 2022 年 6 月 30 日

受理日: 2022 年 9 月 27 日

公開日: 2022 年 10 月 14 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-21388-w

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