一项新的研究提供了关于饮食限制对大鼠细胞影响的最详细的报告。
尽管热量限制的好处早已为人所知,但新的研究结果详细描述了热量限制如何在细胞水平上延缓衰老。
盘子里的豌豆
如果你想降低全身的炎症水平,延缓年龄相关疾病的发生,延长寿命,那么:
请少吃高热量食物。
这是美国和中国科学家的一项新研究的结论,该研究提供了迄今为止关于减少饮食如何影响大鼠细胞水平的最详细的报告。
这篇新论文的资深作者、Salk基因表达实验室教授Juan Carlos Izpisua Belmont说:“我们已经知道节食可以延长寿命,但现在我们已经展示了节食导致的细胞变化,从而导致延长寿命的结果。“这为我们提供了最终用药物治疗人类衰老的目标。”
衰老是许多人类疾病的最高风险因素,包括癌症、痴呆症、糖尿病和代谢综合征。在动物模型中,卡路里限制已被证明是对抗这些与年龄相关疾病的最有效干预措施之一。尽管研究人员知道随着生物体的衰老,单个细胞会经历许多变化,但他们仍然不知道热量限制如何影响这些变化。
在这篇新论文中,贝尔蒙特和他的合作者——包括他的萨尔彻实验室的三名校友,他们现在是管理自己研究项目的中国教授——比较了两组老鼠,一组是所有年龄的老鼠,只吃正常食物的30%,另一组是吃正常食物的老鼠。
在进食前后,贝尔蒙特的团队从56只大鼠的40种细胞中分离并分析了168703个细胞。这些细胞来自脂肪、肝脏、肾脏、主动脉、皮肤、骨髓、大脑和肌肉等组织。研究人员使用单细胞基因测序技术来检测每个细胞中基因的活性水平。他们还研究了任何给定组织中细胞类型整体结构的健康状况。然后,他们比较了两种饮食中所有年龄小鼠的测试结果。
他们发现:
正常饮食的衰老大鼠发生的许多变化在限制饮食的大鼠中没有发生。在限制饮食小鼠组中,即使有些小鼠属于老鼠型,它们体内的许多组织和细胞与幼鼠非常相似。一般来说,在正常饮食的大鼠中发现的约57%的与年龄相关的细胞组成变化在热量限制饮食的大鼠中不存在。
一句话:热量限制饮食的老鼠更年轻。
合著者、中国科学院教授刘光辉说:“这种方法不仅告诉我们热量限制对这些细胞类型的影响,还提供了衰老过程中单细胞水平最完整、最详细的研究。
一些受饮食影响最大的细胞和基因与免疫、炎症和脂质代谢有关。随着普通对照组大鼠年龄的增加,几乎所有研究组织中的免疫细胞数量都显著增加,但热量限制组大鼠年龄对免疫细胞数量没有影响。例如,在热量限制小鼠的棕色脂肪组织中,许多抗炎基因的表达水平恢复到年轻动物的水平。
合著者、中国科学院教授曲靖说:“目前研究的主要发现是,热量限制可以系统地抑制衰老过程中炎症反应的增加。”。
炎症反应分为急性炎症和慢性炎症:
急性炎症
急性炎症的基本功能是从循环血液中募集白细胞。这些细胞主要是中性粒细胞,其次是单核细胞,可以分化成巨噬细胞或树突状细胞。炎症反应伴随着局部肥大细胞和巨噬细胞的脱颗粒和活化,以及各种促炎介质的释放,包括生物活性胺、细胞因子和趋化因子。
由此产生的血管舒张和血管通透性增加使白细胞和血浆外渗到受伤或感染部位。然后,中性粒细胞沿着细胞因子和补体途径成分产生的趋化梯度移动。招募的中性粒细胞会试图破坏炎症因子,从而最终解决和治愈炎症。
慢性炎症
如果炎症因子在急性反应期间无法清除,或者细胞内检查点有问题,就会发生慢性炎症。未解决的慢性炎症是自身免疫性疾病和神经退行性疾病等一系列慢性疾病的核心组成部分。这些疾病的发病机制与细胞因子1–4的持续产生有关。与急性炎症相比,慢性炎症的具体病因和疾病进展仍不清楚。
衰老往往与体内的慢性炎症密切相关。
纽卡斯尔大学的研究人员进行的另一项早期研究证实,炎症可能是衰老过程中的一个关键因素。这项研究可能会帮助科学家找到延缓衰老的新方法。
长期以来,科学家们推测炎症不仅仅是衰老过程中无害的旁观者。有些人认为炎症可能会引起各种看似无关的疾病,这些疾病在老年人中很常见,导致寿命缩短。然而,将疾病从水果推向病因是极其复杂的,到目前为止,炎症在衰老过程中的作用仍然是个谜。
炎症可以加速人体伤口的愈合,这可以说是一件痛苦的好事,但炎症也有黑暗的一面。随着年龄的增长,没有明显原因的轻度炎症变得越来越常见,最终急性炎症变成慢性炎症。虽然这种慢性炎症不会造成明显的损害,但它仍然会释放出与急性病例中引起疼痛和发热相同的强大信号分子。
结果表明,这些信号分子损伤了细胞,尤其是DNA,限制了小鼠多种组织的再生能力,从而加速衰老。
慢性炎症与正常衰老和病理衰老有关。端粒损伤限制了组织再生和自我修复的能力,而这种能力在衰老过程中对维持器官功能非常重要。
这是由于活性氧引起的DNA损伤导致端粒缩短效应增强,进而加速衰老细胞的积累。细胞老化会加重慢性炎症,限制组织再生,进一步加速衰老。研究人员还发现,通过使用抗炎药物“布洛芬”或抗氧化剂进行治疗,可以阻断受影响组织中衰老细胞的积累,从而恢复组织的再生能力。
检测细胞因子的影响对于理解参与炎症的细胞之间的交流是必要的。一种单一的细胞因子通常可以作用于多种类型的细胞,这将导致一系列日益复杂的结果。
当研究人员专注于转录因子的研究时,其中一个脱颖而出。23种不同细胞类型的饮食改变了转录因子Ybx1的水平。科学家认为Ybx1可能是一种与年龄相关的转录因子,并计划对其影响做更多的研究。
萨尔克公司的另一位论文作者和员工研究员康塞普西翁·罗德里格斯·埃斯特班说:“人们说,‘你想吃什么就吃什么’,我们发现这在很多方面都是正确的。“随着年龄的增长,细胞的状态显然取决于你与环境的互动,包括你吃什么和吃多少。”
目前,该团队正试图利用这些信息寻找抗衰老药物的靶点,实施提高寿命和健康寿命的策略。
长寿一直是人类的梦想。自古以来,许多皇帝和王子都为长寿做出了各种努力。
在现代,人类为了长寿已经投入了大量的金钱。要研究长寿,首先要研究衰老。
人类的衰老是一个非常复杂的过程。许多人曾经希望某些药物可以延缓衰老。研究人员还发现了许多似乎能延长寿命的药物,如布洛芬、二甲双胍、雷帕霉素等。
但是经过人体实验,大部分发现都没什么用。然而,可以肯定的是,热量限制可以保持较长的寿命。
人体实验:
2015年,美国老年协会和美国国立卫生研究院糖尿病肾病研究所发起的一项随机试验结果显示,两年的热量限制可以显著降低心脏代谢风险,调整每日能量分布,改变体重,而不影响受试者的生活质量。
2018年,边宁顿临床科学部等机构在《临床转化报告杂志》上发表文章称,持续2年的热量限制可以降低身体的氧化应激,明显减肥。
为什么控制饮食可以延缓衰老?
从自然进化的角度来看:
食物的缺乏导致能量密集型非食物采集活动的减少、食物利用效率的提高、食物采集活动的增加、生殖寿命的延长和基因组完整性的保护。
从分子生物学的角度来看:
热量限制可以调节mTOR、AMPK等信号。著名期刊《癌症研究》在2008年报道,热量限制可以提高AMPK活性,抑制mTOR信号,这与衰老密切相关。许多抗衰老药物的开发策略是激活AMPK或抑制mTOR。
这项研究从细胞层面证实了热量限制饮食可以削弱衰老,进一步证实了热量限制真的可以延缓衰老。