大阪大学微生物病研究所的石谷太教授、阿部耕太助教等的研究团队通过与该大学研究生院医学系研究科和九州大学生体防御医学研究所、群马大学生体调节研究所的共同研究，发现小型鱼类“绿松石鳉鱼（Turquoise killifish）”丧失生殖功能后，雄鱼的寿命会延长，而雌鱼的寿命会缩短，并证实这是因为生殖细胞会影响活性维生素D的产生，从而导致寿命缩短或延长。相关研究结果已发表在《Science Advances》上。
图1. 生殖细胞对个体衰老的调节模型（供图：大阪大学）
动物的寿命和衰老速度是如何决定的，这一问题一直是困扰生物学的谜团之一。长期以来，繁殖与长寿之间的权衡假说认为，动物的繁殖能力和长寿是不相容的，即生育后代越多的动物寿命越短，而生育后代越少的动物寿命则越长。虽然观察结果表明这一假说是成立的，但一直缺乏实验验证和机制理解。
25年前有研究表明，只需从线虫体内移除生殖细胞就能延长其寿命，并且之后在雄性和雌性果蝇中也获得了类似的结果，由此生殖细胞被认为是缩短寿命的细胞。
另一方面，在人类和其他脊椎动物中，有数据表明，生殖组织被切除的男性（宦官）的寿命更长，但并未得到实验验证。这是因为脊椎动物寿命较长，进行老化研究需要耗费大量时间。
研究团队为了解决这一问题，利用寿命约为6个月（约为小鼠寿命的六分之一）的绿松石鳉鱼进行了研究。绿松石鳉鱼随着年龄的增长会表现出体重减轻、色素减少、肌肉萎缩和视网膜变性等与人类相似的衰老特征。
首先，研究团队通过使用吗啉反义寡核苷酸（morpholino antisense oligo）特异性抑制胚胎发育过程中生殖细胞形成所必需的基因dnd的功能，制造出了虽然存在睾丸和卵巢，但去除了产生生殖细胞能力的绿松石鳉鱼。在该个体中，雄性和雌性的体型都变大，正常绿松石鳉鱼的雌性寿命比雄性长约20%，但通过去除生殖细胞，两者寿命变得大致相同。
换句话说，生殖细胞的去除延长了雄性的寿命，缩短了雌性的寿命。
对去除生殖细胞的雌鱼进行的分析表明，雌激素水平明显下降。由此证实了脂质合成的增加和凝血因子的增加，这可能会增加血管疾病风险等，从而导致寿命缩短。此外，负责调节身体生长的胰岛素/IGF信号被激活，这被认为是通过造成氧化应激等损害而引起寿命缩短的一个重要因素。
雄鱼即使去除生殖细胞后，也没有观察到这些信号的变化，但发现参与肌肉再生的肌肉干细胞增加，皮肤中的胶原蛋白增加，以及骨量增加。通过转录组分析对基因表达进行的综合研究表明，生殖细胞被去除的雄鱼肝脏中维生素D激活酶的表达增加。众所周知，维生素D可以促进钙的吸收，这次也证实了维生素D信号在肌肉和皮肤中的活性增加。也就是说，雄性生殖细胞会抑制维生素D信号的活性，去除生殖细胞激活维生素D信号可能有助于延长雄鱼的寿命。
因此，研究人员在绿松石鳉鱼鱼缸中添加活性维生素D进行了饲养，结果发现雄鱼和雌鱼的寿命都延长了。这是首次证明摄入维生素D可以延长脊椎动物的寿命。
今后将解析人类是否同样适用
石谷教授表示：“我还是学生的时候，在得知去除线虫的生殖细胞会延长寿命时感到非常惊讶。通过本次研究我们了解到，即使是身体结构和激素机制截然不同的脊椎动物，寿命也受生殖细胞控制。今后，我们将进行各种队列研究，并通过与医学研究人员和数据科学家合作，分析健康长寿人群的活性维生素D的状态，来确定摄入维生素D是否可以延长人类寿命。同时，我相信通过利用本次的实验系统，或许能够找到延长寿命的新靶标。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Science Advances
论文：Sex-dependent regulation of vertebrate somatic growth and aging by germ cells
URL：www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi1621
