秀丽隐杆线虫在抗衰老领域应用的研究进展

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秀丽隐杆线虫在抗衰老领域应用的研究进展作者：游牧胡云虎

来源：《中国美容医学》2016年第02期

[摘要]秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）是抗衰老研究中重要的模式生物之一，被广泛应用于抗衰老物质的筛选和抗衰老分子机制的研究中。本文回顾了近年来秀丽隐杆线虫在抗衰老领域应用的研究进展，介绍了抗衰老物质的筛选情况，系统综述了作为抗衰老物质筛选评价的生理指标和反映抗衰老机制的生化指标包括寿命、生存率、生存时间、ROS含量、脂褐

质积累以及daf-16，sod-3，gst-4，hsps基因调控情况等，指出了研究中存在的问题，展望了秀丽隐杆线虫在抗衰老研究中的应用前景。

[关键词]抗衰老；秀丽隐杆线虫；生理指标；生化指标

[中图分类号]R339.3+8

[文献标志码]A [文章编号]1008-6455（2016）02-0104-04

衰老是生物体必然的生理趋势，是一种复杂多变的过程，它和老年病的发生密切相关。延缓衰老可以减少老年病的发生，如动脉粥样硬化、冠心病等，具有重要意义。抗衰老研究往往受困于实验对象选择困难、实验周期过长、样本数有限等问题，也影响抗衰老研究在分子领域的突破。秀丽隐杆线虫（下文简称“秀丽线虫”）是一种非寄生性低等无脊椎生物，因其发育周期明确、时间短；品系资源充足，信息交流便利；易于大规模培养进行大样本量实验消除个体差异；信号通路高度保守等优势被广泛应用于抗衰老药物筛选、环境毒理学等领域的研究。本文综述了以秀丽线虫为动物模型的抗衰老研究现状，为开展相关研究工作提供参考。

1 生理指标

1.1 自然寿命

自然寿命是进行抗衰老研究分析的首选指标。秀丽线虫寿命实验通常采取同步化培养的

L4期线虫，放置在涂有实验药物的NGM培养基上，铺板第1天记录为第0天寿命，此后每天显微镜镜检记录线虫的死亡数和存活数。药物中可以添加FUDR抑制线虫产卵，也可以每天更换NGM培养基。20世纪80年代开始使用秀丽线虫筛选抗衰老药物，很多物质如维生素E、黄酮、银杏提取物、白藜芦醇等效果明显。近年研究结果显示，大量人工合成物质或者天然植物提取物也有明显的抗衰老作用。Asthana等研究显示，5μM、25μM和50μM黄金树苷处理均能够延长生命周期，其中25μM效果最为明显，可以延长15.47%。郑善清等使用含有5μM、10μM、50μM、500μM和2000μM绿原酸的培养基处理，多次独立的实验结果表明自然寿命平均能够延长21.3%，50μM处理组效果最佳，平均寿命延长25.2%。王丽萍等利用自主设计合成的抗坏血酸过氧化物酶的新型模拟酶（DhHP-6）给药处理后发现，野生型线虫平均寿命从

神奇的模式生物—秀丽隐杆线虫

神奇的模式生物—秀丽隐杆线虫摘要：本文对秀丽隐杆线虫的模式生物一般特征入手，介绍了线虫形态学、生物学特征和繁殖、基因组和遗传学等方面的内容。关键词：秀丽隐杆线虫模式生物基因组最近，秀丽隐杆线虫用于生物实验材料倍受科学家们的关注。进入21世纪以来，已经有六位科学家利用秀丽隐杆线虫为实验材料揭开了生命科学领域的重大秘密而获得了诺贝尔奖。1974年英国科学家悉尼·布雷内（Sydney Brenner）第一次把秀丽隐杆线虫作为模式生物，成功地分离出线虫的各种突变体，发现了在器官发育过程中的基因规则而获得了2002年诺贝尔生理学或医学奖。与悉尼·布雷内共同分享诺贝尔奖的有两名科学家，其中一位科学家是英国约翰·苏尔斯顿（John E. Sulston），通过显微镜活体观察线虫的胚胎发育和细胞迁移途径，于1983年完成线虫从受精卵到成体的细胞谱系。另一位科学家是美国的罗伯特·霍维茨（H. Robert Horvitz），是利用秀丽隐杆线虫作为研究对象进行了“细胞程序性死亡”研究。克雷格·梅洛（Craig C. Mello）和安德鲁·菲尔和（Andrew Z. Fire）利用秀丽隐杆线虫实验发现一种全新的基因调控方式—RNA干扰（RNAi）而获得2006年诺贝尔生理学或医学奖。此外，Martin Chalfie证明了GFP(绿色荧光蛋白)作为多种生物学现象的发光遗传标记的价值。在最初的一项实验中，他用GFP使秀丽隐杆线虫的6个单独细胞有了颜色，由此获得了2008年化学奖。究竟什么原因使秀丽隐杆线虫成为如此富有盛名的实验材料？ 1.秀丽隐杆线虫一般特征秀丽隐杆线虫是一种食细菌的线形动物，学名是Caenorhabditis elegans，通常缩写成C.elegans其成体长仅1mm，全身透明，以细菌为食，居住在土壤中，被称为“自由生活线虫”。 1.1分类地位秀丽隐杆线虫属于线虫门（Phylum nematoda）、侧尾腺纲（Secernentea）、小杆线虫目（Rhabditida）小杆线虫科（Rhabditidae）小杆线虫属（Caenorhabditis）。线虫门包括自由生活和寄生两种类型，秀丽隐杆线虫属于自由生活线虫类，对人类没有危害。 1.2形态

秀丽隐杆线虫综述

秀丽隐杆线虫综述摘要：随着生命科学研究的不断深入，模式生物的重要性也在不断的体现出来，秀丽隐杆线虫就是其中一种非常重要的生物。对秀丽隐杆线虫的特征、研究进展及未来发展方向进行简要的综述。关键词：秀丽隐杆线虫；研究；前景在20世纪60年代中期S.Brenner为了研究动物的发育和神经，领先选择了以秀丽隐杆线虫为研究的实验动物[1]。现今，秀丽隐杆线虫已经成为当今生物学家研究细胞代谢与细胞生长、分化、衰老、凋亡等生命活动的协同与调节机制的重要模式生物之一。 1.秀丽隐杆线虫的生物学特征在1998年作为人类基因组测序的一个项目，秀丽隐杆线虫的全部序列完成测定，基因组序列全长9.7×104kb，大约编码19000个基因，其中约有40%的基因与人类的相似[2]。其成虫体长约为1mm，由959个体细胞组成。其胚胎发育过程中的细胞分裂分化以及细胞的的衰老凋亡都具有高度的程序性，便于对其进行遗传学的分析。由于上述原因，秀丽隐杆线虫已经成为现代发育遗传学、遗传学、细胞生物学研究的重要模式生物。为人类认识细胞打开了一扇新的大门。秀丽隐杆线虫在性成熟之后能够产下三百到三百五十左右的各种各样表型的幼虫。从卵到成虫只有3.5d，寿命约2~3周，非常适合实验室进行生物学研究。在发育过程中，秀丽隐杆线虫共生成1090个细胞，其中131个将会死亡，所以，野生型秀丽隐杆线虫成虫有959个细胞，并且每个细胞的位置固定不变。秀丽隐杆线虫有5对常染色体和1 对性染色体。它有两种性别：雌雄同体和雄性。雌雄同体可以自我繁殖，也可以与雄性交配繁殖。自我繁殖的大多是雌雄同体，与雄性交配的后代，50%是雌雄同体，50%是雄性。可以人为控制繁殖方式，获得理想表型。秀丽隐杆线虫的突变体非常之多，很多突变体表现出的性状在显微镜下都是清晰易见的。秀丽隐杆线虫低温冷冻保存的技术，可以将大量野生型、突变型的秀丽隐杆线虫品系保存起来[3]。1988 年，人们对秀丽隐杆线虫每个细胞的起源已经完全清楚，使得在多细胞生命体内研究一个完整无缺的单个细胞的发育和形态成为现实，对确定基因如何影响细胞的发育提供了一个重要的研究工具[4]。这些生物学特征，都为生物学家研究提供了极大地方便，也让秀丽隐杆线虫发挥出了它极大的生物学意义。也为后续的许多研究和发现打下了夯实的基础。 2.秀丽隐杆线虫的相关研究与应用 2.1 教学中的应用研究秀丽隐杆线虫基因功能时，可以将绿色荧光蛋白作为报告基因与目的基因融合，导入到线虫体内，通过在显微镜下观察绿色荧光蛋白发出的荧光，可以推断与之紧密相连的目的基因表达的时间、表达的部位和表达数量的多少，用在教学中，非常直观[5]。秀丽隐杆线

秀丽隐杆线虫综述doc资料

秀丽隐杆线虫综述

所以，野生型秀丽隐杆线虫成虫有959个细胞，并且每个细胞的位置固定不变。秀丽隐杆线虫有5对常染色体和1 对性染色体。它有两种性别：雌雄同体和雄性。雌雄同体可以自我繁殖，也可以与雄性交配繁殖。自我繁殖的大多是雌雄同体，与雄性交配的后代，50%是雌雄同体，50%是雄性。可以人为控制繁殖方式，获得理想表型。秀丽隐杆线虫的突变体非常之多，很多突变体表现出的性状在显微镜下都是清晰易见的。秀丽隐杆线虫低温冷冻保存的技术，可以将大量野生型、突变型的秀丽隐杆线虫品系保存起来[3]。1988 年，人们对秀丽隐杆线虫每个细胞的起源已经完全清楚，使得在多细胞生命体内研究一个完整无缺的单个细胞的发育和形态成为现实，对确定基因如何影响细胞的发育提供了一个重要的研究工具[4]。这些生物学特征，都为生物学家研究提供了极大地方便，也让秀丽隐杆线虫发挥出了它极大的生物学意义。也为后续的许多研究和发现打下了夯实的基础。 2.秀丽隐杆线虫的相关研究与应用 2.1 教学中的应用研究秀丽隐杆线虫基因功能时，可以将绿色荧光蛋白作为报告基因与目的基因融合，导入到线虫体内，通过在显微镜下观察绿色荧光蛋白发出的荧光，可以推断与之紧密相连的目的基因表达的时间、表达的部位和表达数量的多少，用在教学中，非常直观[5]。秀丽隐杆线虫运动的多样性，可以培养学生对生物的观察能力。秀丽隐杆线虫的味觉、嗅觉、对光线和温度的反应，可以成为学生研究行为学优秀的实验有机体。在秀丽隐杆线虫身上，很容易获得理想的突变性状。如，运动缺陷的秀丽隐杆线虫，可以被用作肌肉生理学教学，或

秀丽隐杆线虫在抗衰老领域应用的研究进展

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/ce2858134.html, 秀丽隐杆线虫在抗衰老领域应用的研究进展作者：游牧胡云虎来源：《中国美容医学》2016年第02期 [摘要]秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）是抗衰老研究中重要的模式生物之一，被广泛应用于抗衰老物质的筛选和抗衰老分子机制的研究中。本文回顾了近年来秀丽隐杆线虫在抗衰老领域应用的研究进展，介绍了抗衰老物质的筛选情况，系统综述了作为抗衰老物质筛选评价的生理指标和反映抗衰老机制的生化指标包括寿命、生存率、生存时间、ROS含量、脂褐质积累以及daf-16，sod-3，gst-4，hsps基因调控情况等，指出了研究中存在的问题，展望了秀丽隐杆线虫在抗衰老研究中的应用前景。 [关键词]抗衰老；秀丽隐杆线虫；生理指标；生化指标 [中图分类号]R339.3+8 [文献标志码]A [文章编号]1008-6455（2016）02-0104-04 衰老是生物体必然的生理趋势，是一种复杂多变的过程，它和老年病的发生密切相关。延缓衰老可以减少老年病的发生，如动脉粥样硬化、冠心病等，具有重要意义。抗衰老研究往往受困于实验对象选择困难、实验周期过长、样本数有限等问题，也影响抗衰老研究在分子领域的突破。秀丽隐杆线虫（下文简称“秀丽线虫”）是一种非寄生性低等无脊椎生物，因其发育周期明确、时间短；品系资源充足，信息交流便利；易于大规模培养进行大样本量实验消除个体差异；信号通路高度保守等优势被广泛应用于抗衰老药物筛选、环境毒理学等领域的研究。本文综述了以秀丽线虫为动物模型的抗衰老研究现状，为开展相关研究工作提供参考。 1 生理指标 1.1 自然寿命自然寿命是进行抗衰老研究分析的首选指标。秀丽线虫寿命实验通常采取同步化培养的 L4期线虫，放置在涂有实验药物的NGM培养基上，铺板第1天记录为第0天寿命，此后每天显微镜镜检记录线虫的死亡数和存活数。药物中可以添加FUDR抑制线虫产卵，也可以每天更换NGM培养基。20世纪80年代开始使用秀丽线虫筛选抗衰老药物，很多物质如维生素E、黄酮、银杏提取物、白藜芦醇等效果明显。近年研究结果显示，大量人工合成物质或者天然植物提取物也有明显的抗衰老作用。Asthana等研究显示，5μM、25μM和50μM黄金树苷处理均能够延长生命周期，其中25μM效果最为明显，可以延长15.47%。郑善清等使用含有5μM、10μM、50μM、500μM和2000μM绿原酸的培养基处理，多次独立的实验结果表明自然寿命平均能够延长21.3%，50μM处理组效果最佳，平均寿命延长25.2%。王丽萍等利用自主设计合成的抗坏血酸过氧化物酶的新型模拟酶（DhHP-6）给药处理后发现，野生型线虫平均寿命从

秀丽隐杆线虫中的RNA干扰

材料和试剂 1.蠕虫RNAi 克隆/库( Open Biosystems 或者Source BioScience LifeSciences) 2.氨苄西林(IBI Scientific) 3. IPTG (Gold Biotechnology Inc.) 4.LB 琼脂培养基: 琼脂(BD Biosciences), 胰蛋白胨(BD Biosciences), 酵母提取物(BD Biosciences), NaCl (Research Organics Inc.) 5. NGM琼脂步骤 1. 在含有ampicillin (50 ug/ml) 的LB培养基上（选择性加四环素(1 2.5 ug/ml)）划线可以表达双链RNA的E coli.并培养过夜。 *注意:这里有两种RNA库. 一个是被Vidal和Heuvel 研究组构建并且可以从Open Biosystems公司订购; 另一个是被Julie Ahringer's 研究组构建可以从SourceBioScience LifeSciences公司订购。 2.将细菌转接到只含有ampicilin (100 ug/ml) 的3 ml LB液体培养基中37℃培养过夜。 3.将3 ml 培养液离心并且倒出上清直到剩下150 ul (浓缩到20x). 重悬沉淀. 4.将50 ul 重悬细胞转移到RNAi plate (NGM/IPTG/Ampicillin)的中心. 使它变干(用铝箔纸包好)在室温下诱导过夜(RNAi-接种板可以在用前在室温下保存2-3天。) 5.在每个板中放10-15个蠕虫卵. 在20 or 25℃条件下孵化2-6 h.吸干净培养液并且在想要的温度下孵化直到得到可以用于将来实验的时期为止。注意:替代蠕虫卵,用漂白剂同步化蠕虫并且将饥饿的幼虫L1转移到RNAi平板上。喂食配方 1. RNAi 平板(NGM/IPTG/Ampicillin) 用相同的配方来制做NGM 琼脂培养基但是用终浓度1mM的IPTG和100 ug/ml的氨苄来替代链霉素, 倒入小的培养皿中(35x10 MM).