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視覺活力:研究發現飲食限制可延緩晝夜節律眼睛老化以延長壽命

視覺活力:研究發現飲食限制可延緩晝夜節律眼睛老化以延長壽命

我們視力的變化可能會逐漸發生,以至於您一開始可能幾乎沒有註意到。 但40歲之後,視覺系統會慢慢退化,導致你把書拿得越來越遠,比以前更頻繁地伸手拿眼鏡,或開始在黑暗中開車出現困難。   

除了隨著年齡的增長而喪失視力的令人沮喪的煩惱之外,研究人員現在認為,視覺老化可以直接調節壽命,而且我們的眼睛也可能是熱量限制和延長壽命之間的聯繫。 在最近發表的一項研究中 自然通訊巴克研究所的研究人員首次證明果蠅的飲食限制、晝夜節律、眼睛健康和壽命之間存在直接關聯。

眼睛老化 

老化與視覺功能逐漸衰退和眼部疾病有關,而這種情況可能從中年開始,比許多人想像的要早得多。 

研究人員認為,晝夜節律(我們體內的 24 小時生理時鐘)的變化是我們眼睛老化速度快慢的因果決定因素。 這在動物研究中可見一斑,生理時鐘基因突變的小鼠表現出眼睛過早老化。 

晝夜節律功能的進行性下降是老化的常見標誌。 (如果你以前睡到早上9 點,但現在發現自己和公雞一起醒來,這是年齡引起的晝夜節律變化的一個典型例子。)然而,我們內在時鐘的改變可能不僅僅是衰老的生物標誌,而且是衰老的生物標誌。 ,晝夜節律功能障礙可能在衰老中發揮因果作用。

不僅如此,視覺老化也與其他器官和組織的疾病有關,包括代謝、心血管和認知健康狀況不佳。 這項研究的資深作者、巴克研究所教授 Pankaj Kapahi 博士, 狀態”,“我們的研究認為,這不僅僅是相關性:眼睛的功能障礙實際上會導致其他組織出現問題。”

但是,到目前為止,霍奇及其同事的這項研究還沒有很好地理解生理時鐘影響眼睛老化背後的分子機制。 

視覺活力:研究發現飲食限制可延緩晝夜節律眼睛老化以延長壽命

我們所看到的事物如何改變我們的壽命

飲食(或熱量)限制——減少每天消耗的總熱量或營養素——是 已知可延緩疾病並延長壽命。 推動這些好處的機制可能與我們的生理時鐘密切相關,因為飲食限制會隨著年齡的增長而增強和維持晝夜節律功能。

霍奇和同事著眼於眼睛中檢測光的特殊神經元(感光細胞),以揭開這些機制的更多謎團。 研究小組推測果蠅(黑腹果蠅)感光細胞可以作為視覺和視網膜變性的強大模型——儘管我們當然不是蒼蠅,但它們是生物研究中常用的模型。 作為主要作者 Brian Hodge 博士, 解釋”,“果蠅的壽命如此之短,這使得它成為一個非常漂亮的模型,可以讓我們同時篩選很多東西。”

果蠅和像我們這樣的哺乳動物的光感受器具有內在的分子時鐘,可以暫時調節許多生理過程,包括新陳代謝、光敏感性和色素產生。 

以前的一個 學習 來自同一團隊的研究發現,限制熱量飲食的果蠅的晝夜節律發生了顯著變化,壽命也延長了。 幾十年來,研究人員已經證實了猿類、囓齒動物和較小物種的熱量限制與壽命延長之間的關聯。 相反,食用不健康高脂飲食的小鼠 展示 晝夜節律紊亂會加速老化。 

儘管生理時鐘被懷疑是這方面的主要參與者之一,但在這項針對果蠅的研究中意外地發現眼睛直接調節壽命。 正如卡帕希所說,“我們現在證明,禁食不僅可以改善視力,而且眼睛實際上在影響壽命方面發揮作用。”

滴答、滴答、時鐘

在這項研究中,霍奇和同事首先調查了果蠅的基因活動,看看哪些基因隨時間而波動,發現許多基因既具有飲食反應性,又具有時間性,或「有節奏的」。 這些果蠅要么餵食不受限制的飲食,要么只餵食標準蛋白質的 10%(飲食限制組)。

透過飲食限制活化的節律基因似乎都來自果蠅的光感受器,這使得巴克研究所團隊想知道眼睛功能與飲食限制對壽命的影響有何關係。 從那時起,他們開展了各種實驗來檢驗這些理論,其中一項實驗表明,生活在持續黑暗中的蒼蠅壽命顯著延長。 (這可能就是為什麼裸鼴鼠——它們已經進化到幾乎失明——是最長壽的囓齒動物。) 

研究團隊還發現,操縱光感受器內的晝夜節律基因(第一個基因被恰當地命名為「時鐘」)會影響視覺老化。 沒有活躍 CLOCK 基因的果蠅表現出視覺老化加速衰退(細胞不可逆轉的生長停滯),以及光感受器對光的行為和電反應減少。 飲食限制減緩了具有正常晝夜節律基因的果蠅與年齡相關的典型視力下降。 但沒有 CLOCK 的果蠅對這些下降的保護作用很小,這表明飲食限制改善視覺標記的能力依賴於健康的 CLOCK 功能。 

霍奇和同事隨後想知道,飲食限制活化的節律性感光基因是否也會影響壽命——事實證明確實如此。 即使飲食受到限制,沒有 CLOCK 基因的果蠅的壽命也顯著縮短。

另一方面,光感受器中時鐘活動增加的果蠅壽命較長。 研究人員得出的結論是,透過飲食限制來延長壽命需要更大的時鐘。 

「發現眼睛本身,至少在果蠅中,可以直接調節壽命,這讓我們感到驚訝,」該研究的主要作者 Brian Hodge 博士說。

視覺活力:研究發現飲食限制可延緩晝夜節律眼睛老化以延長壽命

期待

整體而言,光感受器時鐘功能的破壞會加速視力下降並縮短壽命。 相反,增加時鐘活動可以防止視力下降和光感受器功能障礙。 當與飲食限制相結合時,果蠅表現出顯著更長的壽命和最佳的存活率。 

正如作者所說,“我們的研究結果表明,眼睛是對飲食敏感的壽命調節器。” 但是,我們知道這些結果是否會轉化為人類嗎? 當被問及哺乳動物的光感受器是否也會影響壽命時,霍奇 反映,「可能沒有果蠅那麼多。 但由於光感受器只是專門的神經元,我認為更強有力的連結是晝夜節律功能在神經元中發揮的作用,特別是在飲食限制的情況下,以及如何利用這些功能在整個老化過程中維持神經元功能。”

未來的研究應該針對我們的生理時鐘來減緩衰老,並更好地了解我們的眼睛和長壽之間的關聯。 至於現在,我們還得拭目以待。

參考: 

Hodge BA、Meyerhof GT、Katewa SD 等。 飲食限制和轉錄因子時鐘可延緩眼睛衰老,從而延長壽命 黑腹果蠅。 納特公共. 2022;13(1):3156。 2022 年 6 月 7 日發布。doi:10.1038/s41467-022-30975-4

Katewa SD、Akagi K、Bose N 等人。 週邊晝夜節律時鐘介導飲食限制依賴性的壽命和脂肪代謝變化 果蠅. 細胞代謝。 2016;23(1):143-154。 doi:10.1016/j.cmet.2015.10.014



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