1. 研究目的与意义
衰老与人类的多种疾病相关 [1]。在全球进入高速老龄化社会的今天，延缓衰老对改善人们的生活质量、防治众多疾病、乃至整个社会的可持续性发展有着十分重要的现实意义。近年来，关于衰老的研究经历了前所未有的进步，尤其是发现衰老的速度在某种程度上受进化中保守的遗传途径和生化过程的控制。因此，分析膳食功能成分在衰老过程中发挥的作用，对改善人类健康方面有重要意义。
花青素属于黄酮类物质，以其强效的抗氧化和自由基清除能力成为研究的热门。[2] C3G 已被广泛用于预防和治疗与氧化应激相关的疾病，例如糖尿病和癌症 [3, 4]。 还可以通过调节 NF-κB 信号转导来抵抗肿瘤坏死因子-α 诱导的上皮细胞损伤并抵抗血管紧张素 II 诱导的血管内皮细胞氧化应激和炎症[5]等等。研究表明，蓝莓提取物富含原花青素的部分具有有延长寿命的作用。另外，并不是所有的花青素都具备延长寿命的，抗氧化应激不能简单与抗衰老效果所联系起来。黑米中富含花青素，主要成分是矢车菊素（Cyanidin-3-O-葡萄糖苷，C3G）。但是，关于C3G对于衰老机制的研究还很少，大部分都只停留于简单的DPPH等自由基清除能力的表层实验上。
本实验通过研究其相关信号通路上的基因和蛋白更加深入地探究其抗衰老的作用机制。因此，我们以秀丽隐杆线虫为模型，黑米花青素提取物作为研究对象，分析黑米麸皮花青素提取物对线虫寿命的影响，采用分子生物学方法研究其如何通过氧化应激调控衰老相关基因和蛋白的作用机制，为揭示人类膳食营养成分在抗衰老进程中发挥的重要作用有参考价值和重要意义。
2. 研究内容和预期目标
研究内容：
1) 黑米麸皮花青素提取物对秀丽隐杆线虫寿命的影响；
2) 基因测序筛选与线虫中氧化应相关的基因；
3. 国内外研究现状
| 衰老是由于生理完整性的渐进性丧失，进而导致功能损伤和死亡的过程。然而，人们对衰老的作用机制并不完全清楚。近年来，关于衰老存在以下几种假说：1956年由Dennam H.首次提出的自由基衰老假说[6]，后来Sohal等补充的氧化应激假说[7]；1962年由Wal-Ford教授所提出的免疫衰老假说[8]；1989年Linnane又提出了线粒体衰老假说[9]；1992年Harley等人所提出的端粒-端粒酶假说[10]；到2000年由Franceschi所提出的炎症假说[11]。这几种假说相互联系，相互影响，科学家们从多个方面研究衰老过程，以期在一定上控制衰老的速度。人口老龄化的加剧，衰老相关疾病严重危害老年人的健康，因此，研究具有抗衰老功能的膳食有效成分，对防治老年疾病、改善老年人的生活质量和实现健康老龄化具有重要的现实意义。 膳食中的营养物质，有助于预防衰老及相关疾病。例如，黑米，营养丰富，富含花青素。花青素作为饮食中常见的黄酮类化合物，是一类水溶性天然色素[12]。花青素具有多种生物活性，如抗氧化性、抗炎活性、抗凋亡作用，抗癌、视网膜保护、降血脂、抗衰老和改善肠道健康[13]。花青素的体内安全性体现在，通过食用富含花青素的食品和饮料或作为膳食补充剂纳入饮食，具有预防和治疗各种疾病的潜力，改善健康状况。 研究表明，补充花青素可能对啮齿动物模型和健康老年人的衰老产生积极影响。黑米/紫麦花青素提取物在动物模型中显示出抗衰老和延长寿命的能力[14], 以D-半乳糖(120 mg/kg)诱导小鼠衰老6周后，通过给小鼠饲喂黑米提取物(60 mg/kg)后，具有抗衰老作用[15]。研究发现这种抗衰老作用主要依靠于抗氧化作用，Zuo等人(2012) 研究表明黑米提取物（30 mg/mL饮食）使果蝇的寿命延长了14%，同时减轻了百草枯引起的神经变性[16]；Chen等人 (2013) 研究发现紫色小麦提取物（高达100 μg/mL）通过降低氧化应激，使线虫的寿命延长10%。在与衰老紧密相关的神经退行性疾病的研究进展中，Wei和Rehman等人发现黑刺莓衍生花青素能保持大脑重量，改善与年龄相关的空间学习和记忆衰退，因为花青素逆转衰老相关降低SOD、谷胱甘肽-PX、去甲肾上腺素、多巴胺和5-羟色胺（5-HT）水平，以及衰老引起的MDA和多种促炎细胞因子水平升高，如NO及IL-1β [17, 18]。 秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans），身体透明，在显微镜下，其发育过程中的组织形态结构清晰可见，便于对其活动过程进行观察。线虫生存所需的环境较为简单，只有在有充足的食物，合适的温度和氧气就可以正常地生长、繁殖。因此，易于在实验室中培养和保存。衰老相关的信号通路在秀丽隐杆线虫、酵母、果蝇、小鼠甚至是灵长类动物中具有高度保守性[19]。该模型在寿命实验中较其他模型所具有的优势：线虫生活周期短可模拟自然衰老，简化和缩短了实验周期；对线虫做同步化处理，能严格控制实验条件提高可比性；线虫体积较小且便于收集和分析；线虫的大部分基因与人类基因高度保守。因此，秀丽隐杆线虫已成为一种成熟的研究衰老的动物模型。 自由基/氧化应激假说指出各种活性氧自由基（ROS）在体内积累，具有很强的氧化能力，可破坏生物膜系统[20]。氧化应激是造成衰老的根本原因：正常状态下自由基处于动态平衡，同时氧化应激与抗氧化防御也处于动态平衡[21]。机体处于衰老状态时，体内的抗氧化酶分泌减少，动态平衡失调，则衰老加速。补充抗氧化剂可有效的抵抗自由基对机体的损害以达到延长机体寿命的目的。同时活性氧作为正常代谢的副产物，一直被认为与衰老疾病相关[22]，同时内源性氧化应激是衰老的主要因素[23]。研究报道显示，柳树皮提取物可通过激活Nrf-2基因，提高线虫体内的抗氧化酶的活力，保护免受氧化应激损伤[24]。一定浓度范围内的槲皮素可提高线虫的抗氧化能力[25]。另外，研究报道吡咯喹啉醌（PQQ）参与线粒体的生物合成或是脂质代谢等，通过转录因子Daf-16/FOXO和SKN-1/Nrf2（氧化应激反应过程中的高度保守的转录因子）上调 sod-3、hsp16.2、gst-1和gst-10基因，增加线虫对氧化应激损伤的保护能力，并延长线虫的寿命[26]。
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4. 计划与进度安排
2022.8-2022.9 查阅相关文献资料、设置预实验、寿命实验
2022.10-2022.12 基因表达、蛋白表达检测、开题报告撰写
2022.1-2022.2 论文初稿
5. 参考文献
[1] Hesp K., Smant G., Kammenga J. E. Caenorhabditis elegansDAF-16/FOXO transcription factor and its mammalian homologs associate withage-related disease. Exp. Gerontol, 2015, 72, 1-7.
[2] Desjardins J., Tanabe S., Bergeron C., Gafner S., Grenier D.Anthocyaninrich black currant extract and cyanidin-3-O-glucoside havecytoprotective and anti-inflflammatory properties. J. Med. Food, 2012,15, 1045–1050.
[3] Baynes J. W. Role of oxidative stress in development ofcomplications in diabetes. Diabetes, 1991, 40, 405–412.
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