秀麗隱桿線蟲衰老與衰老相關神經退行性疾病模型及藥物篩選研究進展

薛曉利，張建琴，宋少娟，李震宇，秦雪梅

（山西大學1.中醫藥現代研究中心，2.化學化工學院，山西太原 030006；3.長治醫學院基礎醫學院，山西長治 046000）

·綜 述·

秀麗隱桿線蟲衰老與衰老相關神經退行性疾病模型及藥物篩選研究進展

薛曉利1，2，張建琴1，宋少娟3，李震宇1，秦雪梅1

（山西大學1.中醫藥現代研究中心，2.化學化工學院，山西太原 030006；3.長治醫學院基礎醫學院，山西長治 046000）

秀麗隱桿線蟲（C.elegans）是生命科學領域非常重要的模式生物，具有壽命短、世代周期短、易于培養與觀察等特點，因而被廣泛用于生命科學研究，特別是在藥物篩選和藥物作用機制研究等方面。衰老是一個復雜的過程，是多因素共同作用的結果。在C.elegans中的抗衰老信號通路主要有3種，包括胰島素-胰島素樣生長因子1信號通路、飲食限制信號通路和線粒體呼吸鏈/ATP合成信號通路。本文主要綜述了基于以上3種信號通路的衰老模型以及基于以上衰老模型的抗衰老藥物研究進展。此外，通過轉基因或化學誘變可獲得一些與衰老相關神經退行性疾病的C.elegans模型，包括帕金森病的α-突觸核蛋白轉基因模型、阿爾茨海默病的β-淀粉樣蛋白沉積模型和亨廷頓舞蹈病的多聚谷氨酰胺聚集的轉基因模型，總結了基于以上C.elegans疾病模型篩選的有效藥物。

秀麗隱桿線蟲；衰老；神經退行性疾??；藥物篩選

隨著當今社會人口老齡化的日益加重，人口老齡化已對我國社會經濟的穩定和發展產生了深遠影響，與此同時與衰老相關的疾病也引起了人們的廣泛關注，如何安全有效地延緩衰老已成為醫學界和社會關注的焦點，因而衰老機制的探索以及抗衰老藥物的研究已成為當今社會研究的一大熱點。在衰老與抗衰老研究中人們遴選出了各種動物衰老模型，如D-半乳糖（D-galactose，D-Gal）所致的亞急性大鼠衰老模型［1］、β淀粉樣蛋白（β-amyloid protein，Aβ）致衰老模型［2］、去胸腺致衰老模型［3］、快速老化模型小鼠［4］、自然衰老鼠模型［5］、魚類衰老模型［6］和果蠅衰老模型［7］等，都已廣泛應用于抗衰老實驗研究中。而秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis ele?gans，C.elegans）是一種營自由生活的多細胞蠕蟲，在20℃營養充足條件下從卵發育為成蟲只需3 d。此外，C.elegans其遺傳背景清楚，個體微小，身體透明，易于在實驗室培養，生活周期短，基因組測序完成等特點，也可用于衰老與壽命的研究。

C.elegans作為模式生物研究壽命與衰老具有以下優點：①C.elegans生活周期短可模擬自然衰老，簡化和縮短了實驗周期。②對C.elegans做同步化處理，能嚴格控制實驗條件提高可比性。③C.elegans體積較小便于收集和分析，有助于全面認識疾病的本質等。④C.elegans60%～80%基因與人類的相關基因是高度保守，因此可通過觀察C.elegans的衰老通路來為人類的衰老疾病做更大的貢獻。C.elegans衰老的生理與分子調控主要涉及3個信號通路，即胰島素-胰島素樣生長因子1（insulin like growth factor 1，IGF-1）信號通路（insulin/IGF-1 signaling pathway，IIS）、飲食限制信號通路和線粒體呼吸鏈/ATP合成信號通路［8］。

1 C.elegans的衰老模型

1.1 IIS模型

IIS是一個參與調控壽命的途徑。在多種生物體如C.elegans、果蠅和哺乳動物中，衰老是通過IIS調控的，這表明IIS是一個進化保守的長壽調節器［9-11］。諸多研究表明，IIS可調控C.elegans壽命［12］。IIS能調控多爾（dauer）幼蟲的形成［13］，多爾幼蟲能對抗逆境且不會老化［14］。IIS能影響C.elegans壽命，以胰島素信號減弱、胰島素敏感性增強和血漿IGF-1水平降低為共同特征，由于此過程涉及到多爾幼蟲的形成，所以相關基因以daf命名。IIS作為一個調節壽命的關鍵調節器，在C.elegans衰老模型中強調特定基因突變后，C.elegans壽命能大幅度地延長。這些基因包括daf-2［15］，age-1［16］和daf-16等［17］。目前通過C.elegans的IIS發現的抗衰老藥物有綠原酸［18］、9種氨基酸（組氨酸、脯氨酸、丙氨酸、色氨酸、絲氨酸、谷氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、賴氨酸）［19］、阿司匹林［20］、黃芪多糖［16］、蔓越橘提取物［21］、華茶藨子（Ribes fasciculatum）的乙酸乙酯提取部位［22］和睡茄素A（withanolide A）［23］等。

1.2 飲食限制的模型

飲食限制（dietary restriction，DR）是指在保證不過度饑餓前提下減少進食量。保持充足營養的情況下，減少熱量的攝入能延長許多生物的壽命，這是目前比較公認的延長生物體壽命的理論。DR也可理解為熱量限制，熱量限制可通過沉默信息調節因子（silent information regulator，SIRT）介導的信號通路來延緩衰老，SIRT在果蠅中是最接近哺乳動物SIRT2的同源基因。SIRT起初被確定為基因沉默因子，但后來的研究表明，當它們高表達時，還能延長壽命［24］。此外，與物質能量代謝有關的基因（nac-2，nac-3和nhx-2）等在介導長壽進程中的調控機制也有研究。有3種方法可以在C.elegans中實現DR的處理：減少大腸桿菌OP50的喂飼量、使用因神經或肌肉受損而有進食缺陷的突變體（如eat-2突變型C.elegans）或在無大腸桿菌OP50的液體培養基中進行培養［14］。有研究表明，rBTI就是通過模仿DR來延長C.elegans的壽命［25］。

1.3 抑制線粒體呼吸鏈/ATP合成體系

對影響C.elegans壽命的突變體研究表明，線粒體產生的活性氧（reactive oxygen species，ROS）對機體老化起著重要的作用，即C.elegans中ROS的水平是影響衰老的重要因素。齊墩果酸即通過降低ROS的水平延長C.elegans壽命［26］。盡管線粒體中的電子傳遞鏈非常高效，但還是有少部分的分子氧被部分還原，產生超氧陰離子，隨后產生羥基自由基等其他氧自由基。如體內的ROS數量增多，就會造成脂質過氧化，導致機體器官的損傷，從而導致衰老的發生［27］。研究據此推測，適當抑制電子傳遞鏈可能有延長C.elegans壽命的作用。

1.4 基于C.elegans衰老模型的藥物篩選進展

目前，已有116篇文獻報道基于C.elegans發現潛在抗衰老藥物，其中化學藥所占比例為80%，植物藥單體所占比例為15%，植物藥提取物所占比例為5%。植物藥單體包括綠原酸［18］、黃芩素［28］、槲皮素、白藜蘆醇［29］、咖啡因［30］、咖啡酸、單寧酸、楊梅素［31］、茶氨酸、姜黃素［32］、迷迭香酸、菊苣酸（chicoric acid）［33］、金合歡素［34］、葉綠素［35］、葉酸［36］、松果菊苷（echinacoside）［37］和黃金樹苷（specioside）［38］。植物藥提取物包括rBTI［25］、黃芪多糖［16］、酪醇（tyro?sol）［39］、海藻糖、砂生槐乙醇提取物［40］、牡荊素（vi?texin）［41］、白及多糖［42］和三七多糖［43］。

2 與衰老相關的神經退行性疾病

神經退行性疾?。╪eurodegenerative diseases，ND）的發病原因是神經元進行性變性死亡，導致人體中樞神經系統等受損。ND的特點具有致病性蛋白的異常積累，如在阿爾茨海默?。ˋlzheimer disease，AD）中的淀粉樣蛋白的積累、亨廷頓舞蹈?。℉untington disease，HD）中的多聚谷氨酰胺（polyglutamine, PolyQ）的累積［44］等，導致漸進性神經功能障礙與特定的神經回路結構和功能的喪失，從而導致行為癥狀的出現。隨著全球人口老齡化的逐年增加，ND發病率持續升高，給社會和家庭帶來極大負擔，鑒于迫切需要治療這些毀滅性的疾病，許多研究人員已開發了用動物模型來篩選治療ND的潛在新藥物。

哺乳動物疾病模型可提供類似人的體內環境和大腦，直觀地反映出藥物的治療效果、不良反應及毒副作用。但在哺乳動物模型系統中篩選藥物非常昂貴，需要耗時的實驗設計。此外，動物模型個體差異較大、數據采集干擾因素多、研究周期長、不能進行高通量藥物篩選及成本高等使得用哺乳動物疾病模型篩選藥物受到了限制。C.elegans作為整體動物模型，因其世代周期短、易進行操作、獨特的病理行為、病理缺陷和簡單的神經系統，被廣泛運用于ND的潛在臨床藥物的篩選。C.elegans的神經系統結構雖比較簡單，但它的神經元的功能和神經遞質（如乙酰膽堿、5-羥色胺和多巴胺等）與其他高等動物類似，與ND相關的C.elegans疾病模型已構建［45］。下面簡單介紹與ND有關的C.elegans模型。

2.1 帕金森病C.elegans模型

帕金森?。≒arkinson disease，PD），是中老年人常見的神經系統變性疾病。隨著年齡增高，發病率升高且男性稍多于女性。PD的病因現在還不很清楚，公認的病因是神經細胞的退行性病變，主要病變是多巴胺能神經元（dopaminergic neurons，DA）的減少和路易小體（Lewy bodies，LB）的聚集。在C.elegans中已成功制備了化學藥物等所致的多巴胺神經元損傷模型和轉基因路易小體聚集模型。

2.1.1 化學損傷模型

研究表明，1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶（1-methyl-4-phenyl-1，2，3，6-tetrahydropyridine，MPTP）作用于人類可產生類似PD的癥狀、慢行性的進行性過程和變化。MPTP進入體內通過血腦屏障在神經膠質細胞中的單胺氧化酶（mono?amine oxidase，MAO）的作用下轉化為有效成分1-甲基4-苯基吡啶離子（1-methyl-4-pehnylpyridine，MPP+），MPP+能選擇性地破壞中腦中的黑質DA，從而誘導PD發生，因而MPTP被認為是誘導PD模型的有效藥物。C.elegans暴露在MPTP/MPP+環境下，會出現C.elegans的活動力減弱和DA損傷等表型。再給予治療PD的藥物如麥角乙脲（lisuride）和阿撲嗎啡等后，C.elegans上的PD表型會有所減弱［46］。

選擇性損傷中腦黑質細胞的神經毒素6-羥多巴胺（6-hydroxydopamine，6-OHDA）是多巴胺遞質羥基化的類似物。由于6-OHDA能在靈長類及較低等動物體內模擬類似PD的生理及病理特征，因此被廣泛用于PD模型的制備，是目前體內外研究DA退變機制的常用毒素之一。C.elegans暴露在6-OHDA環境下，會表現出DA損傷的表型。在給予多巴胺D2受體激動劑后C.elegans上的PD表型會有所減弱［47］。此外，丹參酮I也可緩解這一癥狀［48］。有研究表明［49］，黃芪甲苷不僅可抑制6-OHDA誘導的DA減少，同時可促進神經突增生、增加一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）和酪氨酸酶（tyrosine enzyme，TE）免疫反應DA的數量。這一發現提示黃芪甲苷可開發成潛在治療PD的臨床用藥。

2.1.2 α-突觸核蛋白轉基因C.elegans模型

α-突觸核蛋白是路易小體中最為重要的蛋白，也是現今研究治療PD的主要靶點之一。PD的主要病理特征是LB的聚集，因此PD的動物模型應以α-突觸核蛋白的表達及其所產生的毒性為考察指標。因C.elegans自身不能表達α-突觸核蛋白，所以必須通過人為地導入α-突觸核蛋白基因建立轉基因α-突觸核蛋白C.elegansPD理想模型。有研究表明［50］，丹參酮對α-突觸核蛋白聚集有抑制作用，表明丹參酮可作為防治PD的潛在藥物。以α-突觸核蛋白基因建立轉基因α-突觸核蛋白C.elegans的PD模型有8類。導入的α-突觸核蛋白基因主要在多巴胺神經元、組成型神經元和運動神經元中表達。且通過這種轉基因模型已篩選出5種有效的抗衰老化合物（表1）。

2.2 阿爾茨海默病C.elegans模型

AD的發病機制不明確，病程呈慢性進行性，是老年期癡呆最常見的一種類型。AD的病因及發病機制尚未闡明，特征性病理變化為Aβ沉積形成的細胞外老年斑（senile plaque，SP）［56］和Tau蛋白過度磷酸化形成的神經細胞內神經原纖維纏結（neurofibrillary tangle，NFT）。這兩種機制雖導致神經元凋亡或死亡的機制尚不明確，但這兩個蛋白現已被確定是治療AD的關鍵因素。有研究表明［57］，黃酮和槲皮素可改善C.elegans和嚙齒類中AD的表型。

2.2.1 淀粉樣蛋白沉積C.elegans模型

Aβ是構成AD患者腦中老年斑塊的主要成分。與Aβ形成相關的基因有早老素1（presenilin 1，PSEN1）、PSEN2以及淀粉樣蛋白前體蛋白（amy?loid precursor protein，App）。C.elegans雖具有App同源基因apl-1，但由于apl-1表達的Apl-1蛋白缺乏Aβ［58］，所以采用人源Aβ基因建立C.elegans的Aβ沉積模型。Aβ誘導的病理特征已在肌肉特異性的轉基因C.elegans中被觀察到，這為直接量化Aβ的毒性和驗證潛在治療AD的藥物提供了一個良好的表型［59］。有研究表明［60］，黃精多糖能預防Aβ誘導的神經毒性作用。

表1 帕金森病α-突觸核蛋白（α-Syn）轉基因秀麗隱桿線蟲（C.elegans）模型

利用unc-54，myo-3和snb-1基因作為啟動子的C.elegans的AD模型可產生有毒性的Aβ沉積。Link［61］首先在C.elegans中建立轉unc-54/人Aβ1-42基因的模型CL2006。通過CL2006C.elegans模型已發現了一些具有神經保護作用的化合物。包括自然產物銀杏內酯、大豆異黃酮、綠茶成分表沒食子兒茶素、沒食子酸酯和咖啡提取物。通過CL2006C.elegans發現這些老藥還具有神經保護的作用，實現了老藥的二次開發，對老藥新用的發展起了極大的推動作用。美國FDA批準的藥品單寧酸、桿菌肽、利福平、硫磺素T、利血平和抗抑郁藥氟西?。?2］。此外，還有研究表明［63］，番茄紅素能緩解Aβ1-42蛋白積累導致的毒性。單寧酸主要用于抗炎和治療痔瘡、濕疹；利血平是一種降血壓藥物。此外，還有姜黃素和阿魏酸多酚類化合物。姜黃素具有抗炎、抗氧化和治療心血管疾病的作用。Florez-McClure和Link的研究團隊建立了轉myo-3/人Aβ1-42基因的C.elegans模型CL4176［64］，最近的研究表明，蔓越橘提取物也能緩解CL4176模型中Aβ沉積的毒性［65］。此外，還有轉snb-1/Aβ1-42基因的CL2241C.elegans線蟲模型［64］。

2.2.2 Tau蛋白過度磷酸化C.elegans模型

Tau蛋白為含磷酸基的蛋白，正常成熟腦中的Tau蛋白分子含2～3個磷酸基。而AD患者腦的Tau蛋白則異常過度磷酸化，每分子Tau蛋白可含5～9個磷酸基，并喪失正常生物功能。Tau蛋白的沉積是AD的常見特征。

C.elegans中雖有單一的與Tau同源的基因ptl-1，但因ptl-1功能的缺失并不能完整表達Tau蛋白的病理特征，所以通常采用人源Tau蛋白基因建立轉基因的Tau蛋白C.elegans模型。在C.elegans中，轉入異常磷酸化的人源Tau蛋白可造成AD模型，研究人員可通過這個模型以間接方式進行AD疾病的評估，如運動受損和壽命縮短等；也可通過這個模型以直接方式進行AD疾病評估，如通過介入熒光蛋白直接觀察神經元的損失過程。隨著年齡增長，Tau蛋白過度磷酸化C.elegans模型表現出不溶性磷酸化Tau蛋白逐漸增多、神經元細胞的退化和減少以及運動的不協調性。

通過Tau蛋白C.elegans模型已經發現了一些化合物能改善神經元的活性和C.elegans的運動能力，如姜黃素［66］。還有研究表明，多巴胺D2受體拮抗劑可被確定為針對Tau蛋白誘導的神經毒性的一種有效策略，它可減少不溶性Tau蛋白的水平，提高C.elegans的蠕動能力［67］。如抗精神病藥，阿扎哌?。ǖ咄?，azaperone）、奮乃靜（perphenazine）和佐替平（澤坦平，zotepine）均能改進Tau蛋白C.elegans模型的表型特征。最近的一項研究報告表明［68］，抗癲癇藥物乙琥胺（ethosuximide）能改善Tau V337 MC.elegans受損的運動能力并延長其壽命。

通過在肌肉和神經元中導入人源Aβ基因建立的Aβ沉積C.elegans模型有8種，分別為CL2006，CL2010，CL2109，CL3115，CL4176，CL2241，CL2355和CL2337，其中通過CL2006模型篩選出10種化合物，通過CL2010模型篩選出1種化合物，通過CL4176模型篩選出5種化合物，CL2355模型篩選出1種化合物（表2）。

2.3 亨廷頓舞蹈病C.elegans模型

HD是一種最為常見的polyQ疾病，是由位于亨廷頓蛋白（Huntingtin protein，Htt）N端的一段重復的谷氨酰胺序列過度延長引起的，其對周圍神經組織造成嚴重影響，甚至會使神經元喪失功能。不同長度的polyQ蛋白能在特定的神經元，肌細胞，甚至腸細胞中表達，從而成為被廣泛用于polyQ神經毒性幾個方面的模型，特別是解決底層聚集傾向的蛋白質對細胞的影響機制和確定新的疾病的潛在指示物［80］。在C.elegansHD模型中，polyQ介導的神經毒性與年齡和poly Q長度相關。有研究表明，紅景天苷能減弱polyQ蛋白介導的ND［81］。

由于C.elegans自身無相應基因，不能表達Htt蛋白，所以通常采用人源htt基因建立轉基因HDC.elegans模型。在C.elegans中過表達變異的Htt，就能模擬HD的表型。Hart的科研小組建立了osm-10/Htt-Q150的C.elegans模型。該模型利用osm-10作為啟動子，引入含有重復表達150個多聚谷氨酰胺的htt基因片段，可在C.elegans的感受神經元中表達Htt-Q150，從而導致神經元功能的失調［82］。

通過polyQ聚集構建的模型主要分為3類：第一類是polyQ在肌細胞中聚集（AM141），通過該模型篩選出1種有效化合物；第二類是polyQ在神經元細胞中聚集（HA759），通過該模型篩選出7種有效化合物；第三類是polyQ在觸覺細胞中聚集（ID24），通過該模型篩選出1種化合物（表3）。

表2 阿爾茨海默病轉基因C.elegans模型

表3 亨廷頓舞蹈病轉基因C.elegans模型

2.4 C.elegans與衰老相關神經退行性疾病模型及藥物篩選比例研究

目前，已有大量文獻報道了基于C.elegans模型發現潛在治療人類ND的藥物，其中治療AD的藥物占比為35%，治療HD的藥物占比為21%，治療PD藥物占比為13%，其他相關疾病占比為31%。由此可見，目前學者主要研究熱點還是利用C.elegans模型篩選潛在的治療人類3種常見ND的藥物?；贑.elegans已發現潛在治療AD的藥物中，化學藥占比為48%，植物藥單體為33%和植物藥提取物為19%?；贑.elegans已發現的潛在治療HD的藥物中，三者分別為75%，19%和6%?；贑.elegans已發現的潛在治療PD的藥物均為化學藥。由于化學藥的成分單一，結構清晰，因此采用C.elegans模型篩選潛在治療人類ND的化藥以及進一步深入研究藥物發揮藥效的機制是目前該研究方向的熱點，借鑒化學藥的研究理念，科研工作者也在不斷努力將C.elegans模型用于植物藥的快速篩選中，尤其是植物藥單體的快速篩選取得了可喜的進展。

3 結語

模式生物C.elegans可通過同步化處理排除個體間的差異，數據采集的干擾因素少，生活周期短，表型易觀察，可實現藥物的高通量篩選，成本低且其基因組測序早已完成，許多信號通路與人類是同源的。因此，以C.elegans為研究對象可進行藥物的快速篩選也可便捷地了解許多人類疾病的發病機制，從而能更好地采取相應措施來預防疾病。C.elegans的研究數據也可預測藥物-靶標相互作用和確證靶點。目前，已有大量的文獻報道基于C.elegans篩選的潛在抗衰老藥物及與衰老相關的ND藥物，其中化學藥占比為74%，植物藥單體為14%，植物藥提取物為12%。由此可見，采用C.elegans快速篩選化學藥的藥效和藥理是加快研發新藥的成功典范，而將C.elegans用于植物藥的快速篩選才剛起步，未來在科研工作者的不斷探索和努力下，將C.elegans成功地應用于植物藥的快速篩選中，會加快推進植物藥的“老藥新用”的新藥研發進程，為植物藥的開發和利用提供一種更加快速、便捷的動物模型。同時也將促進我國中草藥行業的發展。

［1］Haider S，Liaquat L，Shahzad S，Sadir S，Madiha S，Batool Z，et al.A high dose of short term exoge?nous D-galactose administration in young male rats produces symptoms simulating the natural aging process［J］.Life Sci，2015，124：110-119.

［2］Liu L，Zhao YH，Zeng CQ，Zeng Y.Research progress in pharmacological effects ofUncariaon Alzheimer disease models［J］.Acta Pharm Sin（藥學學報），2016，51（4）：536-542.

［3］Novoseletskaya AV，Kiseleva NM，Zimina IV，Bystrova OV，Belova OV，Inozemtsev AN，et al. Thymus polypeptide preparation tactivin restores learning and memory in thymectomied rats［J］.Bull Exp Biol Med，2015，159（5）：623-625.

［4］Sasaki K，Han J，Shimozono H，Villareal MO，Isoda H.Caffeoylquinic acid-rich purple sweet potato extract，with or without anthocyanin，imparts neuro?protection and contributes to the improvement of spatial learning and memory of SAMP8 mouse［J］.J Agric Food Chem，2013，61（21）：5037-5045.

［5］Salazar C，Valdivia G，Ardiles áO，Ewer J，Palacios AG.Genetic variants associated with neurodegenerative Alzheimer disease in natural models［J］.Biol Res，2016，49：14.

［6］Bailey JM，Oliveri AN，Levin ED.Pharmacological analyses of learning and memory in zebrafish（Danio rerio）［J］.Pharmacol Biochem Behav，2015，139（Pt B）：103-111.

［7］Yan ML，Zhou YZ，Li MH，Gao L，Qin XM，Du GH. Metabonomic study of alcohol extract from Radix Scutellariae in prolonging lifespan ofDrosophila melanogasterbased on1H-NMR［J］.Chin Tradit Herb Drugs（中草藥），2016，47（10）：1714-1722.

［8］Chen D，Pan KZ，Palter JE，Kapahi P.Longevity determinedbydevelopmentalarrestgenesinCaenorhabditis elegans［J］.Aging Cell，2007，6（4）：525-533.

［9］Hesp K，Smant G，Kammenga JE.Caenorhabditis elegansDAF-16/FOXO transcription factor and its mammalian homologs associate with age-related disease［J］.Exp Gerontol，2015，72：1-7.

［10］Altintas O，Park S，Lee SJ.The role of insulin/IGF-1 signaling in the longevity of model invertebrates，C. elegansandD.melanogaster［J］.BMB Rep，2016，49（2）：81-92.

［11］Xu T，Li P，Wu S，Li D，Wu J，Raley-Susman KM，et al.Chronic exposure to perfluorooctane sulfo?nate reduces lifespan ofCaenorhabditis elegansthrough insulin/IGF-1 signaling［J］.Bull Environ Contam Toxicol，2016，97（1）：119-123.

［12］Chen Y，Onken B，Chen H，Xiao S，Liu X，Driscoll M，et al.Mechanism of longevity exten?sion ofCaenorhabditis elegansinduced by penta?galloyl glucose isolated fromEucalyptusleaves［J］.J Agric Food Chem，2014，62（15）：3422-3431.

［13］Ewald CY，Landis JN，Porter Abate J，Murphy CT，Blackwell TK.Dauer-independent insulin/IGF-1-signal?ling implicates collagen remodelling in longevity［J］.Nature，2015，519（7541）：97-101.

［14］Rodrigues RP， Kaul TK， Ho JH， Lucanic M，Burkewitz K，Mair WB，et al.Synthetic ligands of cannabinoid receptors affect dauer formation in the nematodeCaenorhabditis elegans［J］.G3（Bethesda），2016，6（6）：1695-1705.

［15］Hu JP，Xu XY，Huang LY，Wang LS，Fang NY. Freeze-thawCaenorhabditis elegansfreeze-thaw stress response is regulated by the insulin/IGF-1 receptor DAF-2［J］.BMC Genet，2015，16：139.

［16］Zhang H，Pan N，Xiong S，Zou S，Li H，Xiao L，et al.Inhibition of polyglutamine-mediated proteo?toxicity byAstragalus membranaceuspolysaccha?ride through the DAF-16/FOXO transcription factor inCaenorhabditis elegans［J］.Biochem J，2012，441（1）：417-424.

［17］Zamberlan DC，Amaral GP，Arantes LP，Machado ML，Mizdal CR，Campos MM，et al.Rosmarinus officinalisL.increasesCaenorhabditiselegansstress resistance and longevity in a DAF-16，HSF-1 and SKN-1-dependent manner［J］.Braz J Med Biol Res，2016，49（9）：e5235.

［18］ZhengSQ，HuangXB，XingTK，DingAJ，Wu GS，Luo HR.Chlorogenic acid extends the lifespan ofCaenorhabditis elegansvia insulin/IGF-1 signaling pathway［J］.J Gerontol A Biol Sci Med Sci，2017，72（4）：464-472.

［19］Edwards C，Canfield J，Copes N，Brito A，Rehan M5，Lipps D，et al.Mechanisms of amino acidmediated lifespan extension inCaenorhabditis ele?gans［J］.BMC Genet，2015，16：8.

［20］ Ayyadevara S，Bharill P，Dandapat A，Hu C，Khaidakov M，Mitra S，et al.Aspirin inhibits oxidant stress，reduces age-associated functional declines，and extends lifespan ofCaenorhabditis elegans［J］.Antioxid Redox Signal，2013，18（5）：481-490.

［21］Guha S，Cao M，Kane RM，Savino AM，Zou S，Dong Y.The longevity effect of cranberry extract inCaenorhabditis elegansis modulated by DAF-16 and OSR-1［J］.Age（Dordr），2013，35（5）：1559-1574.

［22］ Jeon H，Cha DS.Anti-aging properties ofRibes fasciculatuminCaenorhabditis elegans［J］.Chin J Nat Med，2016，14（5）：335-342.

［23］ Akhoon BA，Pandey S，Tiwari S，Pandey R.With?anolide A offers neuroprotection，ameliorates stress resistance and prolongs the life expectancy ofCaenorhabditiselegans［J］.ExpGerontol，2016，78：47-56.

［24］Bamps S，Wirtz J，Savory FR，Lake D，Hope IA. TheCaenorhabditis eleganssirtuin gene，sir-2.1，is widely expressed and induced upon caloric restriction［J］.Mech Ageing Dev，2009，130（11-12）：762-770.

［25］ LiJ，CuiX，WangZ，LiY.rBTIExtendsCaenorhabditiseleganslifespan bymimicking calorie restriction［J］.Exp Gerontol，2015，67：62-71.

［26］ Zhang J，Lu L，Zhou L.Oleanolic acid activates DAF-16 to increase lifespan inCaenorhabditis elegans［J］.BiochemBiophysResCommun，2015，468（4）：843-849.

［27］ Zhao J，Chen C，Wang YF，Wang H，Huang J，Wang H.Protective effect of hawthorn fruht extract on the acute oxidative damage inCaenorhabditis elegans［J］.China Food Addit（中國食品添加劑），2015，10：53-57.

［28］ Havermann S，Humpf HU，W?tjen W.Baicalein modulates stress-resistance and life span inC.elegansvia SKN-1 but not DAF-16［J］.Fitoterapia，2016，113：123-127.

［29］Lee J，Kwon G，Park J，Kim JK，Lim YH.Brief communication：SIR-2.1-dependent lifespan exten?sion ofCaenorhabditis elegansby oxyresveratrol and resveratrol［J］.Exp Biol Med（Maywood），2016，241（16）：1757-1763.

［30］Bridi JC，Barros AG，Sampaio LR，Ferreira JC，Antunes Soares FA，Romano-Silva MA.Lifespan extension induced by caffeine inCaenorhabditis elegansis partially dependent on adenosine signaling［J］.Front Aging Neurosci，2015，7：220.

［31］Büchter C，Ackermann D，Havermann S，Honnen S，Chovolou Y，Fritz G，et al.Myricetin-mediated lifespan extension inCaenorhabditis elegansis modulated by DAF-16［J］.Int J Mol Sci，2013，14（6）：11895-11914.

［32］Liao VH，Yu CW，Chu YJ，Li WH，Hsieh YC，Wang TT.Curcumin-mediated lifespan extension inCaenorhabditis elegans［J］.Mech Ageing Dev，2011，132（10）：480-487.

［33］ Schlernitzauer A，Oiry C，Hamad R，Galas S，Cortade F，Chabi B，et al.Chicoric acid is an anti?oxidant molecule that stimulates AMP kinase pathway in L6 myotubes and extends lifespan inCaenorhab?ditis elegans［J］.PLoS One，2013，8（11）：e78788.

［34］Asthana J，Mishra BN，Pandey R.Acacetin pro?motes healthy aging by altering stress response inCaenorhabditiselegans［J］.FreeRadicRes，2016，50（8）：861-874.

［35］Wang E，Wink M.Chlorophyll enhances oxidative stress tolerance inCaenorhabditis elegansand extends its lifespan［J］.Peer J，2016，4：e1879.

［36］Rathor L，Akhoon BA，Pandey S，Srivastava S，Pandey R.Folic acid supplementation at lower doses increases oxidative stress resistance and longevity inCaenorhabditis elegans［J］.Age（Dordr），2015，37（6）：113.

［37］Wang X，Zhang J，Lu L，Zhou L.The longevity effect of echinacoside inCaenorhabditis elegansmediated through DAF-16［J］.Biosci Biotechnol Biochem，2015，79（10）：1676-1683.

［38］Asthana J，Yadav AK，Pant A，Pandey S，Gupta MM，Pandey R.Specioside ameliorates oxidative stress and promotes longevity inCaenorhabditis elegans［J］.Comp Biochem Physiol C Toxicol Pharmacol，2015，169：25-34.

［39］Ca?uelo A，Esteban FJ，Peragón J.Gene expression profiling to investigate tyrosol-induced lifespan exten?sion inCaenorhabditis elegans［J］.Eur J Nutr，2016，55（2）：639-650.

［40］Li X，Han J，Zhu R，Cui R，Ma X，Dong K.Life span and motility effects of ethanolic extracts fromSophora moorcroftianaseeds onCaenorhabditis elegans［J］.Pharmacogn Mag，2016，12（Suppl 2）：S228-S230.

［41］Lee EB，Kim JH，Cha YS，Kim M，Song SB，Cha DS，et al.Lifespan extending and stress resis?tant properties of vitexin fromVigna angularisinCaenorhabditis elegans［J］.Biomol Ther（Seoul），2015，23（6）：582-589.

［42］Zhang Y，Lv T，Li M，Xue T，Liu H，Zhang W，et al.Anti-aging effect of polysaccharide fromBletilla striataon nematodeCaenorhabditis elegans［J］.Pharmacogn Mag，2015，11（43）：449-454.

［43］Feng S，Cheng H，Xu Z，Shen S，Yuan M，Liu J，et al.Thermal stress resistance and aging effects ofPanax notoginsengpolysaccharides onCaenorhab?ditis elegans［J］.Int J Biol Macromol，2015，81：188-194.

［44］ BourdenxM， KoulakiotisNS， SanoudouD，Bezard E，Dehay B，Tsarbopoulos A.Protein aggregation and neurodegeneration in prototypical neurodegenerative diseases：examples of amy?loidopathies，tauopathies and synucleinopathies［J/OL］.Prog Neurobiol，[2016-08-10].http：//dx. doi.org/10.1016/j.pneurobio.2015.07.003.

［45］Nussbaum-Krammer CI，Morimoto RI.Caenorhab?ditis elegansas a model system for studying non-cellautonomous mechanisms in protein-misfolding diseases［J］.Dis Model Mech，2014，7（1）：31-39.

［46］Zhang N，Li Y，Gao T，Li GJ.The review of human disease model studies usingCaenorhabditis elegans［J］.Chin J Food Hyg（中國食品衛生雜志），2014，26（4）：398-403.

［47］Marvanova M，Nichols CD.Identification of neuro?protective compounds ofCaenorhabditis elegansdopaminergic neurons against 6-OHDA［J］.J Mol Neurosci，2007，31（2）：127-137.

［48］Jing X，Wei X，Ren M，Wang L，Zhang X，Lou H. Neuroprotective effects of tanshinoneⅠ against 6-OHDA-induced oxidative stress in cellular and mouse model of Parkinson′s disease through upregulating Nrf2［J］.Neurochem Res，2016，41（4）：779-786.

［49］Chan WS，Durairajan SS，Lu JH，Wang Y，Xie LX，Kum WF，et al.Neuroprotective effects of astragalosideⅣin 6-hydroxydopamine-treated primary nigral cell culture［J］.Neurochem Int，2009，55（6）：414-422.

［50］Ji K，Zhao Y，Yu T，Wang Z，Gong H，Yang X，et al. Inhibition effects of tanshinone on the aggre-gation of α-synuclein［J］.Food Funct，2016，7（1）：409-416.

［51］ Lakso M，Vartiainen S，Moilanen AM，Sirvi? J，Thomas JH，Nass R，et al.Dopaminergic neuronal loss and motor deficits inCaenorhabditis elegansoverexpressing human alpha-synuclein［J］.J Neuro?chem，2003，86（1）：165-172.

［52］Settivari R，Levora J，Nass R.The divalent metal transporter homologues SMF-1/2 mediate dopamine neuron sensitivity inCaenorhabditis elegansmodels of manganism and Parkinson disease［J］.J Biol Chem，2009，284（51）：35758-35768.

［53］Cao S，Gelwix CC，Caldwell KA，Caldwell GA. Torsin-mediated protection from cellular stress in the dopaminergic neurons ofCaenorhabditis elegans［J］.J Neurosci，2005，25（15）：3801-3812.

［54］Kuwahara T，Koyama A，Gengyo-Ando K，Masuda M，Kowa H，Tsunoda M，et al.Familial Parkinson mutant alpha-synuclein causes dopamine neuron dysfunction in transgenicCaenorhabditis elegans［J］.J Biol Chem，2006，281（1）：334-340.

［55］Büttner S，Broeskamp F，Sommer C，Markaki M，Habernig L，Alavian-Ghavanini A，et al.Spermi?dine protects against α-synuclein neurotoxicity［J］.Cell Cycle，2014，13（24）：3903-3908.

［56］Selkoe DJ，Hardy J.The amyloid hypothesis of Alzheimer′s disease at 25 years［J］.EMBO Mol Med，2016，8（6）：595-608.

［57］Kong Y，Li K，Fu T，Wan C，Zhang D，Song H，et al.Quercetin ameliorates Aβ toxicity inDrosophilaAD model by modulating cell cycle-related proteinex?pression［J］.Oncotarget，2016，7（42）：67716-67731.

［58］Ewald CY，Marfil V，Li C.Alzheimer-related protein APL-1 modulates lifespan through heterochronic gene regulation inCaenorhabditis elegans［J］.Aging Cell，2016，15（6）：1051-1062

［59］Chen X，Barclay JW，Burgoyne RD，Morgan A. UsingC.elegansto discover therapeutic compounds for ageing-associated neurodegenerative diseases［J］.Chem Cent J，2015，9：65.

［60］Zhang H，Cao Y，Chen L3 Wang J，Tian Q，Wang N，et al.A polysaccharide fromPolygonatum sibiricumattenuates amyloid-β-induced neurotoxicity in PC12 cells［J］.Carbohydr Polym，2015，117：879-886.

［61］Link CD.Expression of human beta-amyloid peptide in transgenicCaenorhabditis elegans［J］.Proc Natl Acad Sci USA，1995，92（20）：9368-9372.

［62］Chen X，Barclay JW，Burgoyne RD，Morgan A. UsingC.elegansto discover therapeutic compounds for ageing-associated neurodegenerative diseases［J］.Chem Cent J，2015，9：65.

［63］Chen W，Mao L，Xing H，Xu L，Fu X，Huang L，et al.Lycopene attenuates Aβ1-42secretion and its toxicity in human cell andCaenorhabditis elegansmodels of Alzheimer disease［J］.Neurosci Lett，2015，608：28-33.

［64］Link CD.C.elegansmodels of age-associatedneurodegenerative diseases：lessons from trans?genic worm modelsof Alzheimer′s disease［J］.Exp Gerontol，2006，41（10）：1007-1013.

［65］Guo H，Dong YQ，Ye BP.Cranberry extract supple?mentation exerts preventive effects through alleviating Aβ toxicity inCaenorhabditis elegansmodel of Alzheimer′s disease［J］.Chin J Nat Med，2016，14（6）：427-433.

［66］ Miyasaka T，Xie C，Yoshimura S，Shinzaki Y，Yoshina S， Kage-Nakadai E，et al.Curcumin improves tau-induced neuronaldysfunction of nematodes［J］.Neurobiol Aging，2016，39：69-81.

［67］McCormick AV， WheelerJM， Guthrie CR，Liachko NF，Kraemer BC.Dopamine D2 receptor antagonism suppresses tau aggregation and neuro?toxicity［J］.Biol Psychiatry，2013，73（5）：464-471.

［68］ Chen X，McCue HV，Wong SQ，Kashyap SS，Kraemer BC，Barclay JW，et al.Ethosuximide ameliorates neurodegenerative disease pheno?types by modulating DAF-16/FOXO target gene expression［J］.Mol Neurodegener，2015，10：51.

［69］Diomede L，Rigacci S，Romeo M，Stefani M，Salmona M.Oleuropein aglycone protects trans?genicC.elegansstrains expressing Aβ42by reduc?ing plaque load and motor deficit［J］.PLoS One，2013，8（3）：e58893.

［70］Gutierrez-Zepeda A，Santell R，Wu Z，Brown M，Wu Y，Khan I，et al.Soy isoflavone glycitein protects against beta amyloid-induced toxicity and oxidative stress in transgenicCaenorhabditis elegans［J］.BMC Neurosci，2005，6：54.

［71］Abbas S，Wink M.Epigallocatechin gallate inhibits betaamyloidoligomerizationinCaenorhabditis elegansand affects the DAF-2/insulin-like signaling pathway［J］.Phytomedicine，2010，17（11）：902-909.

［72］Dostal V，Roberts CM，Link CD.Genetic mecha?nisms of coffee extract protection in aCaenorhabditis elegansmodel of β-amyloid peptide toxicity［J］.Genetics，2010，186（3）：857-866.

［73］ Lublin A，Isoda F，Patel H，Yen K，Nguyen L，Hajje D，et al.FDA-Approved drugs that protect mammalian neurons from glucose toxicity slow aging dependent on Cbp and protect against pro?teotoxicity［J］.PLoS One，2011，6（11）：e27762.

［74］Arya U，Dwivedi H，Subramaniam JR.Reserpine ameliorates Abeta toxicity in the Alzheimer′s disease model inCaenorhabditis elegans［J］.Exp Gerontol，2009，44（6-7）：462-466.

［75］ Alavez S，Vantipalli MC，Zucker DJ，Klang IM， Lithgow GJ.Amyloid-binding compounds maintain protein homeostasis during ageing and extend lifespan［J］.Nature，2011，472（7342）：226-229.

［76］Keowkase R，Aboukhatwa M，Luo Y.Fluoxetine protects against amyloid-beta toxicity，in part via DAF-16 mediated cell signaling pathway，inCaenorhabditis elegans［J］.Neuropharmacology，2010，59（4-5）：358-365.

［77］ Schneider LS，Dagerman KS，Insel P.Risk of death with atypical antipsychotic drug treatment for dementia：meta-analysis of randomized place?bo-controlled trials［J］.JAMA，2005，294（15）：1934-1943.

［78］Sangha JS，Sun X，Wally OS，Zhang K，Ji X，Wang Z，et al.Liuwei Dihuang（LWDH），a tradi?tional Chinese medicinal formula，protects against β-amyloid toxicity in transgenicCaenorhabditis elegans［J］.PLoS One，2012，7（8）：e43990.

［79］ Diomede L，Cassata G，Fiordaliso F，Salio M，Ami D，Natalello A，et al.Tetracycline and its analogues protectCaenorhabditis elegansfrom β amyloid-induced toxicity by target in goligomers［J］.Neurobiol Dis，2010，40（2）：424-431.

［80］Machiela E，Dues DJ，Senchuk MM，Van Raams?donk JM.Oxidative stress is increased inC.elegansmodels of Huntington′s disease but does not con?tribute to polyglutamine toxicity phenotypes［J］.Neurobiol Dis，2016，96：1-11.

［81］Xiao L，Li H，Zhang J，Yang F，Huang A，Deng J，et al.Salidroside protectsCaenorhabditis elegansneurons from polyglutamine-mediated toxicity by reducing oxidative stress［J］.Molecules，2014，19（6）：7757-7769.

［82］Calamini B，Lo DC，Kaltenbach LS.Experimental models for identifying modifiers of polyglutamineinduced aggregation and neurodegeneration［J］.Neurotherapeutics，2013，10（3）：400-415.

［83］Silva DF，Esteves AR，Oliveira CR，Cardoso SM. Mitochondria：the common upstream driver of amyloid-β and tau pathology in Alzheimer′s disease［J］.Curr Alzheimer Res，2011，8（5）：563-572.

［84］Voisine C，Varma H，Walker N，Bates EA，Stockwell BR，Hart AC.Identification of potential therapeutic drugs for Huntington′s disease usingCae?norhabditis elegans［J］.PLoS One，2007，2（6）：e504.

［85］VarmaH，ChengR，VoisineC，HartAC，Stockwell BR.Inhibitors of metabolism rescue cell death in Huntington′s disease models［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2007，104（36）：14525-14530.

Aging and aging related neurodegenerative disease models and drug screening based on Caenorhabditis elegans：research progress

XUE Xiao-li1,2,ZHANG Jian-qin1,SONG Shao-juan3,LI Zhen-yu1,QIN Xue-mei1

(1.Modern Research Center for Traditional Chinese Medicine,2.College of Chemistry and Chemical Engineering,Shanxi University,Taiyuan 030006,China;3.Basic Medical School,Changzhi Medical College,Changzhi 046000,China)

Caenorhabditis elegansis a very important model organism in life sciences.C.eleganshas been widely used in research on life sciences,especially in drug screening and the mechanism of drugs,thanks to some of their prominent characteristics,including a short life,short generation cycle, and easy culture and observation.Aging is a complex process,which is the result of multiple factors. There are mainly three types of anti-aging signal pathways inC.elegans,including insulin-insulin-like growth factor-1 signal pathway,diet-restricted signaling pathway and mitochondrial respiratory chain/ ATP synthesis pathway.In this paper,we reviewed the aging models based on the above three signaling pathways and the progress in anti-aging drugs based on the above aging models.In addition,a number ofC.elegansmodels of aging-related neurodegenerative diseases can be obtained by using transgenic or chemical mutagenesis.Thus,this paper reviewed the transgenic models ofC.elegansassociated with neurodegenerative diseases,including the α-synuclein transgenic model of Parkinson disease,the β-amyloid deposition model of Alzheimer disease,and the polyQ of Huntington disease,and summa?rized the effective drugs based on the above disease models.This review will provide reference for the study ofC.elegansin the future screening of anti-aging drugs and drug screening for the prevention and treatment of neurodegenerative diseases.

Caenorhabditis elegans;aging;neurodegenerative disease;drug screening

The project supported by Program of Science and Technology of Higher Education of Shanxi Province (2015119);Shanxi Provincial Key Team of Scientific and Technological Innovation(201605D131045-18);and Program of Applied Basic Research of Shanxi Province(201601D202058)

ZHANG Jiang-qin,E-mail:jiangqinzh3@sxu.edu.cn,Tel:(0351)7018379;QIN Xue-mei,E-mail: qinxm@sxu.edu.cn

R965

：A

：1000-3002-（2017）05-0429-10

10.3867/j.issn.1000-3002.2017.05.008

2016-09-10 接受日期：2017-02-10）

（本文編輯：喬 虹）

山西省高等學?？萍紕撔马椖浚?015119）；山西省科技創新重點團隊（201605D131045-18）；山西省應用基礎研究項目（201601D202058）

薛曉利，女，碩士研究生，主要從事基于模式生物的中藥活性成分篩選研究，Tel：15735175892，E-mail：695029166@qq.com；張建琴，女，博士，講師，碩士生導師，主要從事基于模式生物的中藥活性成分篩選研究。

張建琴，E-mail：jiangqinzh3@sxu.edu.cn，Tel：（0351）7018379；秦雪梅，E-mail：qinxm@sxu.edu.cn