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熱量限制可防止大鼠細胞衰老

熱量限制大鼠在細胞層面預防衰老
  • 新研究表明,即使從較晚的年齡開始限制熱量,也有利於防止細胞老化。 研究的細胞來自脂肪組織、肝臟、腎臟、主動脈、皮膚、骨髓、大腦和肌肉。

  • 在正常飲食的大鼠中發現的與年齡相關的細胞變化中,有 57% 在限制 30% 熱量的大鼠中沒有出現。

  • 一些受熱量限制影響最大的細胞與免疫、發炎和脂質代謝有關。

  • 在所研究的 40 種細胞類型中,有 23 種細胞類型的熱量限制改變了一種轉錄因子(控制許多其他基因的主開關)ybx1 的水平。

本文發表在索爾克研究所新聞:

如果您想減少全身發炎程度、延緩與年齡相關的疾病的發作並延長壽命,那就少吃食物。 這是美國和中國科學家進行的一項新研究的結論,該研究提供了迄今為止最詳細的關於熱量限制飲食對大鼠細胞影響的報告。 雖然熱量限制的好處早已為人所知,但新的研究結果表明,這種限制如何能夠防止細胞通路衰老,詳情請參見 2020 年 2 月 27 日的《細胞》雜誌。

這篇新論文的共同通訊作者、教授胡安·卡洛斯·伊茲皮蘇阿·貝爾蒙特(Juan Carlos Izpisua Belmonte) 表示:「我們已經知道熱量限制會延長壽命,但現在我們已經展示了單細胞水平上發生的所有變化,從而導致了這一點。 “這為我們提供了目標,我們最終可能能夠通過藥物來治療人類衰老。”

老化是許多人類疾病的最高風險因素,包括癌症、失智症、糖尿病和代謝症候群。 在動物模型中,熱量限制已被證明是對抗這些與年齡相關的疾病的最有效的干預措施之一。 儘管研究人員知道隨著生物體年齡的增長,單一細胞會發生許多變化,但他們還不知道熱量限制可能如何影響這些變化。

在這篇新論文中,貝爾蒙特和他的合作者(包括索爾克實驗室的三名校友,現在是在中國開展自己的研究計畫的教授)將攝取熱量減少30% 的老鼠與正常飲食的老鼠進行了比較。 動物的飲食從18個月到27個月受到控制。 (對於人類來說,這大致相當於 50 歲到 70 歲期間遵循熱量限制飲食的人。)

在飲食開始和結束時,貝爾蒙特的團隊從 56 隻大鼠的 40 種細胞類型中分離並分析了總共 168,703 個細胞。 這些細胞來自脂肪組織、肝臟、腎臟、主動脈、皮膚、骨髓、腦部和肌肉。 在每個分離的細胞中,研究人員使用單細胞基因定序技術來測量基因的活性水平。 他們還研究了任何給定組織內細胞類型的總體組成。 然後,他們比較了老年小鼠和年輕小鼠的每種飲食情況。

正常飲食的老鼠隨著年齡的增長而發生的許多變化並沒有發生在限制飲食的老鼠身上。 即使在老年時,飲食中的動物的許多組織和細胞也與幼鼠非常相似。 總體而言,在正常飲食的大鼠組織中觀察到的與年齡相關的細胞組成變化,有 57% 在熱量限制飲食的大鼠中不存在。

「這種方法不僅告訴我們熱量限制對這些細胞類型的影響,而且還提供了在老化過程中單細胞層級上發生的情況的最完整和詳細的研究,」共同通訊作者Guang-Hui Liu說。科學院教授。

一些受飲食影響最大的細胞和基因與免疫、發炎和脂質代謝有關。 隨著對照組大鼠年齡的增長,幾乎每個研究組織中的免疫細胞數量都急劇增加,但熱量限制的大鼠則不受年齡的影響。 在棕色脂肪組織(脂肪組織的一種)中,熱量限制飲食使許多抗發炎基因的表達水平恢復到幼年動物中的水平。

“目前研究的主要發現是,老化過程中發炎反應的增加可以透過熱量限制系統性地抑制”,共同通訊作者、中國科學院教授曲靖說。

當研究人員將注意力集中在轉錄因子(本質上是可以廣泛改變許多其他基因活性的主開關)時,其中一個因熱量限製而發生了變化。 飲食改變了 23 種不同細胞類型中轉錄因子 ybx1 的水平。 科學家認為 ybx1 可能是一種與年齡相關的轉錄因子,並計劃對其影響進行更多研究。

「人們說『人如其食',我們發現這在很多方面都是正確的,」該論文的另一位作者、索爾克研究所的研究員康塞普西翁·羅德里格斯·埃斯特萬(Concepcion Rodriguez Esteban) 說。 “隨著年齡的增長,細胞的狀態顯然取決於你與環境的相互作用,其中包括你吃什麼和吃多少。”

團隊現在正嘗試利用這些資訊來發現老化藥物標靶並實施延長壽命和健康壽命的策略。

該研究發表於 細胞 2020 年 2 月。



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