毋玉婷，郭寶英，祁鵬志，陳 宇，呂振明，吳常文

（浙江海洋大學(xué)海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，國家海洋設(shè)施養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心，浙江舟山 316022）

·綜述·

水生衰老模式動物研究進展

毋玉婷，郭寶英，祁鵬志，陳 宇，呂振明，吳常文

（浙江海洋大學(xué)海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，國家海洋設(shè)施養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心，浙江舟山 316022）

水生動物數(shù)目和種類繁多，水圈是地球上生命的發(fā)源地。衰老是生物界的普遍現(xiàn)象與規(guī)律，近年衰老相關(guān)研究成為生物學(xué)研究熱點，但目前對于水生動物的衰老研究還遠遠不足。本文就衰老經(jīng)典理論進行了系統(tǒng)的綜述，分析了衰老模式生物建立的原因及其特點，闡述了衰老在水生模式動物中的表現(xiàn)，旨在為水生動物衰老研究提供理論依據(jù)與參考；同時，本文對衰老研究在曼氏無針烏賊上的應(yīng)用前景進行了展望，對曼氏無針烏賊的資源恢復(fù)及增養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)必將有重要的指導(dǎo)意義。

衰老；衰老模型；水生動物；曼氏無針烏賊

衰老(aging)又稱老化，是生物的基本內(nèi)在特征，也是一種自然發(fā)生規(guī)律，是一個十分復(fù)雜的生物學(xué)現(xiàn)象，可分為生理性衰老與病理性衰老兩類，是指生物在發(fā)育成熟后自身機能減退、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定能力與應(yīng)急能力下降，趨向死亡，不可逆轉(zhuǎn)的現(xiàn)象[1]，衰老的到來使機體對外環(huán)境的適應(yīng)能力與抵抗能力降低，增大死亡的可能性。衰老常常導(dǎo)致諸如高血壓、冠心病、惡性腫瘤等疾病的發(fā)生，如何延緩衰老早已成為人類進行生命科學(xué)研究的一個重要課題。目前衰老研究和癌癥研究處于同等重要地位，人們一直對衰老的機理及延緩方法進行研究。近年來各國學(xué)者在抗衰老的研究中取得了許多進展，并相繼提出了多種衰老學(xué)說，例如：遺傳控制說、自由基損傷說、代謝產(chǎn)物交聯(lián)說、體細(xì)胞突變說、差錯積累說、免疫紊亂說等等[2]。同時，隨著衰老研究及分子生物學(xué)的快速發(fā)展，衰老的機理研究已逐漸走向分子與基因水平。在水生動物中已有衰老研究相關(guān)內(nèi)容，水生動物衰老的機理研究也會對衰老機制研究進行補充，從而給人體衰老研究以啟示與線索。本文就衰老經(jīng)典理論進行了系統(tǒng)的綜述，分析了衰老模式生物建立的原因及其特點，闡述了衰老在水生生物中的表現(xiàn)，旨在為水生生物衰老研究提供理論依據(jù)與參考。

1 衰老理論

到目前為止已有超過300種衰老假說，且數(shù)量還在增加，人們對衰老的機理有了更深層次的認(rèn)識，在大量實驗證據(jù)的基礎(chǔ)上提出了許多新學(xué)說。衰老理論的繁多反映出導(dǎo)致衰老的因素不是單一的，而是由各種因素共同決定的。以下是幾種經(jīng)典的衰老研究理論。

1.1 端粒理論

端粒是染色體末端的一種特殊結(jié)構(gòu)，它的主要作用在于保護DNA在復(fù)制過程中的完整性，使其不會出錯從而造成染色體的畸變。端粒的長度會隨著細(xì)胞的分裂而逐漸縮短，端粒長度主要取決于端粒酶的活性。1938年MLLER等從果蠅染色體末端研究提出“端粒”的概念；1978年JESORPH在對四膜蟲的研究中得出端粒由富含鳥嘌呤(G)的重復(fù)序列組成的結(jié)論；1991年HARLEY提出衰老的端粒假說，后來WRIGHT等在實驗中證實了端粒的增齡性縮短是導(dǎo)致人類體細(xì)胞衰老的重要原因之一；CHANG和同事研究發(fā)現(xiàn)端粒明顯縮短可能由端粒相關(guān)蛋白CDC1基因復(fù)合性雜合子突變引起[3]，會引起不同部位細(xì)胞的衰老；2011年有實驗證明在老鼠體內(nèi)激活端粒酶、提升端粒水平將會逆轉(zhuǎn)衰老過程[4]，如果此項成果可應(yīng)用于人類的抗衰老研究無疑具有重要的意義。端粒被稱為生命的“分子鐘”，對于端粒的研究將任重道遠。

1.2 線粒體DNA損傷學(xué)說

線粒體DNA(mtDNA)是線粒體中的遺傳物質(zhì)，線粒體為一系列細(xì)胞過程提供能量（ATP）。線粒體DNA的損傷會引起多種疾病，同時，也會使細(xì)胞開始惡化、出現(xiàn)衰老。DNA損傷修復(fù)學(xué)說認(rèn)為，DNA的修復(fù)機制能夠修復(fù)受損的DNA，但是隨著衰老的出現(xiàn)，這種修復(fù)能力逐漸下降，導(dǎo)致受損NDA錯誤累積，引起基因及其表達異常，最終使生物走向衰老、死亡。線粒體基因組在生理的許多層面都有重大影響，線粒體DNA序列的變異會影響代謝和衰老。在衰老線粒體DNA中出現(xiàn)突變和刪除也會促進衰老的加速[5]。多數(shù)出現(xiàn)在成年以及老年細(xì)胞中的線粒體DNA突變并非由于氧化損傷，而是因為生命早期的復(fù)制錯誤[6]，這一結(jié)論與早期的預(yù)測大相徑庭。因此今后的研究應(yīng)致力于如果通過人為干預(yù)減少線粒體DNA的突變是否能夠延長壽命、減緩衰老。

1.3 自由基理論

HARMAN在1956年提出衰老的線粒體自由基理論，該學(xué)說認(rèn)為：隨著年齡的增長，細(xì)胞會發(fā)生積累性氧化損傷，而線粒體生成的自由基是導(dǎo)致這一現(xiàn)象的主要原因。這種影響的積累引起了細(xì)胞損傷、凋亡乃至老化死亡[7]。隨著研究的深入，研究者們發(fā)現(xiàn)了很多具有生物活性的氧自由基以及不少非自由基類活性氧，認(rèn)為“活性氧”（ROS）這一概念比自由基更準(zhǔn)確，涵蓋面更廣，因此SOHAL、YU教授后來又提出了“氧化應(yīng)激衰老理論”。然而與過去得出的結(jié)論不同的是，近年實驗研究發(fā)現(xiàn)，活性氧并不是簡單只會對機體產(chǎn)生危害、加速衰老，在細(xì)胞內(nèi)特定區(qū)域特定濃度下也會發(fā)揮抗衰老的作用[8]。ROS發(fā)揮的作用取決于它所處的濃度區(qū)間，如果高于特定臨界值或持續(xù)存在，會促進衰老；如果低于臨界值，反而會促進細(xì)胞恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)。因此ROS本身對于衰老并不具有正負(fù)意義或功能。這一結(jié)論的得出是對過去傳統(tǒng)的自由基理論的一種修正。

1.4 細(xì)胞衰老學(xué)說

細(xì)胞在經(jīng)歷一定次數(shù)的有絲分裂后，逐漸進入周期停滯狀態(tài)，細(xì)胞的增殖、分化能力和生理功能逐漸發(fā)生衰退。細(xì)胞衰老后死亡、新生細(xì)胞生長更替，這一循環(huán)往復(fù)的過程是細(xì)胞生長和新陳代謝的必然規(guī)律，也是使衰老細(xì)胞不會堆積過多從而維持機體正常生命活動的保證。引起細(xì)胞衰老的機制有很多，主要包括端粒的磨損（被稱為重復(fù)性衰老）、氧化應(yīng)激、癌基因表達和DNA損傷信號[9]。近期在小鼠實驗研究中發(fā)現(xiàn)，清除衰老細(xì)胞可以延遲腫瘤的發(fā)生，減輕腫瘤惡化狀況，延長壽命，同時未發(fā)現(xiàn)明顯的副作用[10]。這一發(fā)現(xiàn)表明，衰老細(xì)胞的治療性清除也許能夠延長健康壽命。

1.5 衰老基因?qū)W說

生物體的不同物種有其特定壽命，最高壽限與遺傳相關(guān)，基因是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，衰老的原發(fā)變化發(fā)生在基因組水平。目前普遍認(rèn)為,遺傳在生物的衰老過程中起主導(dǎo)作用，有人提出了“衰老基因”的觀點，并且也有實驗證實確實存在與衰老相關(guān)的基因。衰老相關(guān)研究進入了“分子與基因時代”，開始關(guān)注細(xì)胞衰老時的基因表達變化，研究的焦點開始聚集于衰老基因、抗衰老基因、原癌基因等表達調(diào)控與衰老關(guān)系上。

1.5.1 Klo tho基因

1997年MAKOTO等報道,小鼠kl(Klo tho)基因似是“長壽基因”。它可抑制小鼠衰老表型。Klotho小鼠是一種突變型小鼠，其壽命僅有8至9周，出現(xiàn)了生育能力喪失、活動明顯減少、骨質(zhì)疏松、易患動脈粥樣硬化等衰老表征，類似人類早衰的癥狀。并且通過研究發(fā)現(xiàn)，將正常的Klotho蛋白注入表達內(nèi)源性Klotho基因的器官，可以改善全身性衰老癥狀，這說明Klotho蛋白是一種抗衰老體液因子[11]。有實驗證據(jù)顯示，提升小鼠的Klotho基因水平有可能對認(rèn)知、學(xué)習(xí)與記憶能力有所增強。這一發(fā)現(xiàn)可能會對治療阿爾茨海默病以及其他癡呆病癥有所助力[12]。

1.5.2 Werners基因

Werners綜合征又稱為早老綜合癥，是一種人類常染色體隱性遺傳疾病，其常染色體隱性基因位于8號染色體上，病人的DNA損傷修復(fù)、轉(zhuǎn)錄有異常表現(xiàn)，細(xì)胞的體外可傳代數(shù)遠低于同齡人。因此，有學(xué)者認(rèn)為正常Werners基因很有可能是抗衰老基因。

1.5.3 p16，p21，p53 基因

在衰老細(xì)胞中，p21的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物比在年輕細(xì)胞中有所增高，相應(yīng)地p21蛋白含量也升高，并且在年輕細(xì)胞中p21過量表達可抑制細(xì)胞周期的進程，這提示了p21基因是衰老基因[13]。p16蛋白水平在衰老成纖維細(xì)胞中較年輕細(xì)胞高10倍以上，并且在永生細(xì)胞系中常突變或缺失[14]，這表明p16也是衰老基因。p53被認(rèn)為是治療癌癥的關(guān)鍵，是一個抗癌基因。有報道指出，老年小鼠脾組織中p53基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA含量及p53蛋白的相對含量隨年齡增多，而且刺激p53蛋白水平和磷酸化形式在青齡和老齡細(xì)胞間無明顯差別[15]，p53具有抑制cyclinA表達的作用[16]，因此，p53在細(xì)胞老化中的重要作用的發(fā)揮可能要通過其他因子的介導(dǎo)。

1.5.4 clk、daf-2基因

有研究發(fā)現(xiàn)，線蟲Caenorhabditis elegans的壽限與clk基因以及daf家族的daf-2基因相關(guān)。daf基因編碼與蠕蟲發(fā)育相關(guān)傳遞途徑中某些蛋白分子的基因有關(guān)，而clk則通過影響染色體的結(jié)構(gòu)和功能起作用，它們又稱生物鐘基因，二者均是與衰老相關(guān)的基因。除以上幾種基因外，近年來隨著實驗進程推進，研究者們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了新的與衰老相關(guān)的基因。有實驗發(fā)現(xiàn)，關(guān)閉老年實驗鼠的Per2基因后實驗鼠的免疫力會得到提升，從而延長壽命，但這一發(fā)現(xiàn)是否同樣適用于人類仍有待進一步研究[17]。由上述可以發(fā)現(xiàn)，衰老相關(guān)理論盡管數(shù)量繁多，但現(xiàn)有種種卻沒有一個能夠獨立完整地闡明衰老發(fā)生的根本原因，但是通過這些理論可以得知與衰老相關(guān)的因素，從各個層面探討衰老原因。

2 衰老研究生物模型

自然衰老是漫長的、逐漸發(fā)展而來的，如果用自然衰老的動物作為研究對象，存在自然周期長、衰老程度參差不齊等缺點，不利于研究，因此需要借助實驗手段，利用動物模型應(yīng)用于衰老研究領(lǐng)域來再現(xiàn)衰老機制。

2.1 模式動物的建立

在衰老研究領(lǐng)域中，某些動物的生理和病理過程與人類或其他動物有很多相似之處，可以拿來作為參照。研究者通過選擇某一物種來進行試驗，用于揭示某種具有普遍規(guī)律的生命現(xiàn)象，這一被選定的物種就被稱為模式動物(Model animal)，又稱為模型生物。模式動物有三個主要類型：基因生物模型、實驗動物模型、基因組生物模型。基因生物模型的物種具有遺傳分析優(yōu)勢，能夠建立高度詳細(xì)的基因地圖，例如果蠅和線蟲；實驗動物模型主要是具有實驗優(yōu)勢的物種，它們操作簡單，例如雞、非洲爪蟾；基因組生物模型主要是與人類基因接近的動物，如小鼠。

2.2 衰老模式動物

模式動物的特點是：能夠代表生物界的某一大類群；易于在實驗室內(nèi)飼養(yǎng)和繁殖；世代短、子代多、遺傳背景清楚；容易進行實驗操作，特別是具有遺傳操作的手段和表型分析的方法。建立成功的衰老動物模型，對于人類更好研究衰老機制以及抗衰老藥物有十分重要的意義。衰老動物模型大多是依據(jù)現(xiàn)代衰老學(xué)說而建立，如O3損傷衰老模型是根據(jù)自由基理論而設(shè)計；去胸腺衰老模型是根據(jù)免疫學(xué)說而建立；采用大劑量D-半乳糖所致的亞急性衰老模型是根據(jù)代謝學(xué)說而建立；用老齡動物做自然衰老模型如大、小鼠衰老模型等。

3 水生動物的衰老研究與模型動物

在水生動物的衰老研究領(lǐng)域，目前也出現(xiàn)了幾種衰老模型動物：在海馬中注射氯化鋁造成的急性衰老模型得到了大家的認(rèn)可[18]；REZNICK等[19]應(yīng)用虹鳚魚作為衰老模型，來闡述了衰老的機制和過程；魚類中的斑馬魚、假鰓鳉魚以及頭足類中的章魚也有較豐富的衰老方面的研究：斑馬魚成為一種新型模式生物得到不斷深入的研究和廣泛的應(yīng)用；小型一年生魚類，特別是假鰓鳉屬魚，具有極短的壽命、易于在實驗室飼養(yǎng)、取材方便并與哺乳動物存在許多解剖學(xué)和組織學(xué)上的共性的特點，近年來成為衰老研究的熱門模式生物；學(xué)者在章魚體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了“衰老激素”，讓人們引起了對頭足類的衰老相關(guān)研究的重視。

3.1 魚類衰老

由于對魚類研究的不斷深入，近年來魚類逐漸成為一種研究脊椎類動物的生長與疾病的模型生物。特別是一年生魚類，因為其體型小、生長快、繁殖力強且生命周期短的特征，與其他魚類相比，是更好更方便地應(yīng)用于衰老研究的優(yōu)良材料，有助于研究者在完整的生命周期中進行觀測、實驗。1963年學(xué)者COMFORT首先對假鰓鳉屬虹鳉Poecila reticulata進行了研究；在WALFORD[20-22]等和MARKOFSKY[23-27]等研究者們分別對貝氏珠鳉Austrolebias bellottii和貢氏假鰓鳉進行的衰老研究中發(fā)現(xiàn)，這兩類魚都具有明確的預(yù)期壽命，通過限制飲食和保持低溫可以延長壽命，并且發(fā)現(xiàn)它們的肝、腎、眼和胸腺會隨著月齡增加而發(fā)生組織退化[28]。近年通過對弗氏假鰓鳉Nothobranchius furzeri和斑馬魚（zebrafish）等進行衰老研究，發(fā)現(xiàn)了哺乳動物衰老相關(guān)標(biāo)記，如衰老色素脂褐素、衰老關(guān)聯(lián)β半乳糖苷酶和神經(jīng)退變，都會隨著年（月）齡的增加而上升[29-31]；人類衰老相關(guān)基因，如IGF-1R、MTP、p66shc和SIRT1等也在鳉魚中存在[32-33]。這些說明魚類動物衰老機制與哺乳動物存在許多共同特征，許多哺乳動物衰老標(biāo)記也適用于魚類。魚類種類繁多，具有十分豐富的基因資源，可以其為模型深入研究衰老以及老年疾病產(chǎn)生的機制。

3.1.1 斑馬魚

斑馬魚Danio rerio是屬于鯉科短擔(dān)尼屬的一種硬骨魚，原產(chǎn)于印度、孟加拉等國。由于該魚個體小、易于飼養(yǎng)、3個月即達性成熟、繁殖力強、操作方便，并且哺乳動物90%以上的基因在斑馬魚中都具有同源基因，所以是一種很理想的模式生物。在1999年JAGADEESWARAN等研究者認(rèn)為斑馬魚可以作為研究藥物治療的一種模型；Gerhard G S等[34～35]第一次將斑馬魚用于衰老研究；2004年KELLER等[36]研究者將該模型利用在人類老年病研究中；KISHI發(fā)現(xiàn)了研究衰老時應(yīng)用斑馬魚會改變機體功能，并積累了大量數(shù)據(jù)，為老年病研究提供了新的視角[37～38]。斑馬魚作為新型的模式生物，與細(xì)胞和小鼠相比，具有高通量、給藥方法、生物和靶點等優(yōu)勢，因此，斑馬魚活體高通量藥物篩選(whole-animalHTS,W-HTS)已廣泛應(yīng)用于藥物篩選領(lǐng)域[39]。此外，2013年國內(nèi)成立的斑馬魚1號染色體全基因敲除聯(lián)盟（Zebrafish All Genes KO Consortium for Chromosome 1,ZAKOC)啟動了1號染色體全基因（1418個基因，包括編碼和非編碼基因）敲除項目，2014年10月此項目宣布中國科學(xué)家基本敲除了斑馬魚1號染色體上基因，這也是世界上科學(xué)家首次完成斑馬魚1號染色體全基因敲除計劃，為研究人類疾病演化及治療奠下科學(xué)基石，其相關(guān)成果和數(shù)據(jù)將為人類疾病的研究提供更多具有臨床應(yīng)用價值的有效信息，也將會在衰老研究領(lǐng)域中顯示更大的作用。

3.1.2 鳉魚

鳉魚是另一種具有顯著衰老特征的魚類，假鰓鳉魚已在衰老研究中呈現(xiàn)出巨大價值，將會成為能夠發(fā)現(xiàn)更多調(diào)控生命過程因素的一種模型生物。目前對于假鰓鳉的衰老研究主要是在弗氏假鰓鳉和拉氏假鰓鳉N.rachovii上。

HERRERA等研究者們發(fā)現(xiàn)拉氏假鰓鳉有利的系統(tǒng)進化地位、大約9個月的壽限使其有可能作為研究衰老的模式動物。在拉氏假鰓鳉中可以很容易克隆到較近物種中保守性好的基因，因此具有研究衰老相關(guān)基因的明顯優(yōu)勢[40]。HSU等研究者們利用免疫組化、生物化學(xué)以及基因技術(shù)，研究了發(fā)育的不同階段相關(guān)的衰老標(biāo)記又進一步證實拉氏假鰓鳉可以作為衰老模式動物[41]。

2006年TERZIBASI等研究者們證實弗氏假鰓鳉也可以作為研究衰老的模式動物。之后，VALEMZAMO等研究者們發(fā)現(xiàn)溫度是影響弗氏假鰓鳉衰老進程的一個因素，其在低溫下雖易患疾病，但存活下來的個體壽命更長[42]。2009年HATMANN等研究了染色體端粒長度以及端粒酶基因表達和不同品系弗氏假鰓鳉衰老之間關(guān)系[43]。2010年Cicco等研究者們發(fā)現(xiàn)弗氏假鰓鳉的腫瘤發(fā)生率高低與組織的衰老程度一致，這不僅證實弗氏假鰓鳉可以作為研究衰老的模式動物，而且也說明可以用于研究衰老相關(guān)腫瘤形成的分子機制[44]。弗氏假鰓鳉壽命一般為100天左右，現(xiàn)有研究結(jié)果表明，抗氧化藥物白藜蘆醇可延緩弗氏假鰓鳉的衰老并使其壽命增加近50%[45]。

目前，假鰓鳉魚中又出現(xiàn)了一種新型衰老動物模型，即貢氏假鰓鳉Nothobranchius guentheri。MARKOFSKY等學(xué)者們先后報道了貢氏假鰓鳉雄魚成熟期與壽命的關(guān)系[46]，對雄魚的生長狀況加以統(tǒng)計[47]，他還分析了雄魚體內(nèi)的重要組分如體脂、水和蛋白會隨著生長而改變[48]、不同季節(jié)（光照）和溫度對胚胎滯育期的影響[49]、肝臟的衰老變化[50]、腎臟的組織病理學(xué)觀察[51]，以及成魚的存在對卵滯育期延長的影響[52]；BALMER報道了衰老對貢氏假鰓鳉體內(nèi)能量儲存的影響[53]，COOPER從組織細(xì)胞學(xué)上探討了衰老變化和免疫系統(tǒng)之間可能的關(guān)聯(lián)，但尚未完全證實[54]。MATIAS還發(fā)現(xiàn)卵殼對胚胎滯育及抵抗外部化學(xué)損害具有重要的作用等[55]。使用白藜蘆醇研究對貢氏假鰓鳉野生型種群在壽命、認(rèn)知能力、衰老相關(guān)組織學(xué)的標(biāo)記等多方面的效果時，研究表明使用白藜蘆醇后可以延長貢氏假鰓鳉的壽命，但不會影響它們的身體大小，而且其認(rèn)知能力和運動能力也有所提升。更多的實驗數(shù)據(jù)證明，白藜蘆醇不僅有預(yù)防貢氏假鰓鳉神經(jīng)退化的性能，并且還能減緩脂褐質(zhì)形成過程和β半乳糖苷酶的表達活動等與衰老相關(guān)的組織學(xué)標(biāo)記[56]。

3.2 頭足類的衰老研究

頭足類Cephalopods是一類較為高等的海產(chǎn)軟體動物，由鸚鵡螺亞綱Nautiloidea和鞘亞綱Coleoidea組成。中國近海頭足類資源豐富，在海洋漁業(yè)中占有重要地位，是重要的海洋生物資源[57]。中小型頭足綱生長迅速、生命周期短，壽命只有1～2年，一生中只生殖1次，雌性親體在護卵過程中通常不攝食，孵化后期常死掉。很多情況下，頭足類產(chǎn)卵或護卵結(jié)束也就意味著生命的終結(jié)[58]，繁殖后死亡已成為中、小型頭足類的共同特性。因此對頭足類的衰老機制研究將對于衰老研究領(lǐng)域發(fā)揮巨大潛力。

3.2.1 章魚的衰老

3.2.1.1章魚衰老的特征

章魚衰老后食量會降低直到進食完全停止，體重逐漸減輕，改變身體顏色的能力大大降低，再生能力和傷口愈合的能力也降低或消失。衰老章魚肝臟體積可以縮小到年輕章魚最大肝臟的1/3，消化酶活力僅為年輕章魚的8.1%，這說明了衰老章魚消化功能下降及代謝率緩慢的原因。衰老章魚腕中神經(jīng)細(xì)胞核變得很小且呈圓形，失去了一些精細(xì)結(jié)構(gòu)，因而影響了腕的活動和活動失調(diào)。

3.2.1.2章魚衰老的原因探究

目前，對于與生殖有關(guān)的死亡有兩種說法，一種認(rèn)為死亡是由于生殖的極度消耗所引起的；另一種認(rèn)為是一種生存策略，雙親生殖后盡快退出生殖期、死亡可以為年輕個體留出更多資源，有利于后代存活，能夠保證種群延續(xù)。KIRKWOOD在1977年提出棄置理論[59]，認(rèn)為在自然選擇的壓力下，能量在繁殖后代與長壽之間存在一個能量平衡問題，當(dāng)能量投資于繁殖時，用來維護體細(xì)胞的能量就少了，因此壽命很短，倘若將能量投資于體細(xì)胞維護，那么壽命會延長。在自然界中，一些小型動物就是這樣，面對進化壓力它們會將能量投入到快速生長和繁殖，而不是發(fā)育強大的免疫系統(tǒng)上。

章魚的生殖和死亡都是受激素控制的。視腺(Optic gland)就是章魚的激素組織。視腺是與生殖調(diào)控有關(guān)的內(nèi)分泌器官，可以調(diào)節(jié)性腺的發(fā)育和成熟以及其他生理行為。處在產(chǎn)卵期的烏賊、章魚等頭足類會減少攝食，身形日漸消瘦，且出現(xiàn)大量死亡。雌性親體由于產(chǎn)卵能量消耗巨大，死亡的速度更快。雌章魚與雄章魚交尾產(chǎn)卵后，便減少取食活動，出現(xiàn)護卵行為，雌章魚的護卵行為大約要持續(xù)一個月左右，直到卵孵化為止。此后大約再過10 d左右，雌章魚便會死去。

20世紀(jì)70年代學(xué)者WODINSKY對一種章魚Octopus hummelincki研究后發(fā)現(xiàn)視腺會影響章魚的進食、生長、交配、就巢性和壽命。解剖后發(fā)現(xiàn)，雌章魚眼窩后面的一對腺體（“視腺”）分泌物的濃度達到極限值時，會抑制進食，死亡隨之發(fā)生。移除視腺后，烏賊的壽命會得到延長：當(dāng)去掉一個產(chǎn)卵期的章魚視腺后，會延長了3個月壽命；如果兩個都移除后大約兩周就會恢復(fù)攝食，而且與正常的對照組相比，攝食顯著增加，會繼續(xù)生長，壽命甚至可以延長到9個月[60]。因此有科學(xué)家稱章魚的視腺為“死亡腺”，視腺釋放的這種分泌物為“死亡激素”。至于這種分泌物具體是如何影響到章魚的衰老過程，其背后的機理是何，仍有待進一步研究。

3.2.2 烏賊的衰老與死亡

3.2.2.1烏賊的死亡

烏賊同章魚等其他頭足類一樣，在產(chǎn)卵后會很快死掉。在烏賊類的產(chǎn)卵場，繁殖活動結(jié)束后的海面，漂流著大量的掉頭烏賊或烏賊內(nèi)殼[61]。沿岸張網(wǎng)中經(jīng)常會出現(xiàn)瀕臨死亡的烏賊,并且經(jīng)常可以發(fā)現(xiàn)有斷頭烏賊及烏賊內(nèi)殼在海面漂浮的現(xiàn)象,但在近海機輪拖網(wǎng)中都沒有捕撈到無針烏賊。同時在8月前后,在沿岸張網(wǎng)中捕撈的都是小于100毫米的幼烏賊。這說明,產(chǎn)卵后的烏賊都告死亡[62]。

3.2.2.2曼氏無針烏賊的衰老與死亡

曼氏無針烏賊Sepiella japonica de Rochebrune，又叫日本無針烏賊，是東海重要的經(jīng)濟種，有很高的食用、藥用及經(jīng)濟價值。曼氏無針烏賊生命周期一般只有一年，其資源量是由當(dāng)年的補充群體所組成[63]。但是自20世紀(jì)70年代中期以來，由于環(huán)境條件的惡化、漁民過度捕撈，我國曼氏無針烏賊的資源遭到極大的破壞甚至已趨于枯竭[64]。為了迅速恢復(fù)我國的曼氏無針烏賊資源、開展資源修復(fù)工作，加大人工養(yǎng)殖曼氏無針烏賊力度、實行苗種增殖放流，使這一寶貴的自然資源得到一定的恢復(fù)就成為當(dāng)前的重要任務(wù)。曼氏無針烏賊在性腺發(fā)育成熟后會進行交配、產(chǎn)卵，產(chǎn)卵后的雌體消瘦而虛弱，不久即陸續(xù)死亡，有些死亡的雌體卵巢中尚存留不少大小不等的未成熟卵子。在養(yǎng)殖的曼氏無針烏賊的產(chǎn)卵期中發(fā)現(xiàn)，雌性烏賊由于產(chǎn)卵能量消耗巨大，死亡速度更快，死亡時腹中遺留有大量卵未產(chǎn)出[65]。曼氏無針烏賊較魚蝦類懷卵量較低，平均懷卵量僅為1 800粒，并且產(chǎn)卵量只有40%，親本死亡時卵巢中還殘留大量卵沒有產(chǎn)出，造成了卵的巨大浪費，使產(chǎn)卵量嚴(yán)重降低，對烏賊資源的繁衍造成了嚴(yán)重的阻礙，也使烏賊群體不能得到有效的補充。如果可以延期烏賊的衰老，確保烏賊受精卵順利孵化，使其可以至少在排完卵后死亡，就可達到提高烏賊養(yǎng)殖產(chǎn)量以及養(yǎng)護烏賊資源的目的。

在當(dāng)前曼氏無針烏賊資源衰竭的情況下，保護和修復(fù)曼氏無針烏賊變得刻不容緩，如何提高曼氏無針烏賊產(chǎn)卵量及延緩其衰老、延長其壽命，是最為亟需解決的問題。然而，目前國內(nèi)外尚無曼氏無針烏賊的相關(guān)研究報道。如能對提高曼氏無針烏賊產(chǎn)卵量及其衰老機制進行研究，將必然會在曼氏無針烏賊養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)中產(chǎn)生巨大影響，對于人工選育和增殖放流事業(yè)的發(fā)展都將有重大的意義。

4 結(jié)語

雖有眾多理論與假說，但目前衰老機制問題仍未得到解決，許多相關(guān)現(xiàn)象與實驗結(jié)果也未能得到解釋。衰老是一個復(fù)雜的生物過程，機體在內(nèi)源性（如細(xì)胞損傷、端粒縮短、線粒體DNA損傷、活性氧等）和外源性的共同作用下發(fā)生衰老，既受基因的調(diào)控，也受到外界因素的影響，衰老也并非由單一基因決定，而是一連串基因激活和阻抑及各自產(chǎn)物相互作用的結(jié)果[66]。衰老并不是一個靜態(tài)的細(xì)胞終點，它是與組織修復(fù)和癌癥以及衰老過程相關(guān)的一系列動態(tài)細(xì)胞狀態(tài)。當(dāng)前衰老研究主要集中于哺乳動物，而對于水生動物的衰老研究還遠遠不足，因此建立更多水生模式動物，利用眾多衰老學(xué)說和動物的特征加以研究與驗證，為揭示其衰老原因、衰老機制提供線索與參考而奠定基礎(chǔ)，同時，通過研究成果研制出海洋藥物、功能保健品等均會對延緩人類衰老產(chǎn)生重要作用，因此，很有必要對水生生物衰老研究加以重視。

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Research Progress on Aquatic Aging Model Animals

WU Yu-ting,GUO Bao-ying,QI Peng-zhi,et al
(Marine Science and Technology School of Zhejiang Ocean University,National Engineering Research Center for Marine Aquaculture,Zhoushan 316022,China)

Aquatic creatures are numerousand various,hydrosphere is the birthplace of life on earth.Aging is the common phenomenon and law of creatures,the aging-related researches have been conducted in recent years and has being hot research spot,however,the aging research on aquatic animals is far insufficient.This paper summarized the classical theory of aging,analyzed the cause of setting up aging model animals as well as its characteristic and expounded the aging performance in aquatic model animals,aiming to provide theoretical basis and reference on aging research for aquatic animal;At the same time,the application of the aging research on Sepiella japonica is prospected and the great significance of S.japonica resource enhancement and aquaculture development is pointed out.

aging;aging model;aquatic animals;Sepiella japonica

Q419

：A

2016-11-30

科技部國際科技合作港澳臺項目 (2014DFT30120)；浙江省自然科學(xué)基金項目 (LY14C190002)；舟山市科技局項目(2013C41001)；浙江海洋大學(xué)“海洋科學(xué)”省重中之重學(xué)科開放課題(20160109)

毋玉婷（1992-），女，山西晉城人，碩士研究生，研究方向：海洋生物.Email：wyting0507@163.com

郭寶英，女，山東德州人，研究方向：海洋生物學(xué).E-mail:guobaobao1981@yahoo.com.cn

1008－830X(2017)01－0063－09