科学家展示了热量限制如何防止细胞衰老的负面影响

时间:2020-04-28 22:18 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

科学家展示了热量限制如何防止细胞衰老的负面影响

如果你想增强你的免疫系统,降低全身的炎症水平,延缓与年龄有关的疾病的发生,延长寿命——少吃食物。这是来自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限制热量饮食对老鼠细胞影响的最详细的报告。虽然热量限制的好处早已为人所知,但新的研究结果表明,这种限制可以防止细胞途径的老化,详情详见2020年2月27日的《细胞》。

新论文的资深作者、索尔克基因表达实验室的教授、罗杰?吉列明(Roger Guillemin)教授胡安?卡洛斯?伊兹皮苏亚?贝尔蒙特(Juan Carlos Izpisua Belmonte)表示:“我们已经知道,限制热量摄入可以延长寿命,但现在我们已经展示了在单细胞水平上导致寿命延长的所有变化。”“这给了我们目标,我们可能最终能够采取药物治疗人类衰老。”

衰老是许多人类疾病的最高危险因素,包括癌症、痴呆、糖尿病和代谢综合征。在动物模型中,热量限制已被证明是对抗这些与年龄有关的疾病的最有效的干预措施之一。尽管研究人员知道,随着生物体的衰老,单个细胞会发生许多变化,但他们不知道热量限制可能会如何影响这些变化。

在这篇新论文中,贝尔蒙特和他的合作者——包括他的索尔克实验室的三名校友,他们现在是在中国进行他们自己的研究项目的教授——比较了摄入热量少30%的老鼠和正常饮食的老鼠。动物的饮食控制在18个月到27个月之间。(对人类来说,这大致相当于从50岁到70岁的人遵循卡路里限制饮食。)

科学家展示了热量限制如何防止细胞衰老的负面影响

在饮食开始和结束的时候,Belmonte的团队从56只老鼠的40种细胞中分离和分析了总共168703个细胞。这些细胞来自脂肪组织、肝脏、肾脏、主动脉、皮肤、骨髓、大脑和肌肉。在每个分离的细胞中,研究人员使用单细胞基因测序技术来测量基因的活动水平。他们还研究了任何给定组织中细胞类型的整体组成。然后,他们比较了每种饮食中的老鼠和幼鼠。

当正常饮食的老鼠变老时发生的许多变化在限制饮食的老鼠身上没有发生;即使到了老年,吃这种食物的动物的许多组织和细胞也与年轻老鼠的组织和细胞非常相似。总的来说,在正常饮食的老鼠组织中,57%的细胞组成的年龄相关变化在热量限制饮食的老鼠中没有出现。

“这种方法不仅告诉我们卡路里限制对这些细胞类型的影响,而且还提供了最完整、最详细的关于衰老过程中单细胞水平上发生的事情的研究,”共同通讯作者、中国科学院教授刘广辉说。

受饮食影响最大的一些细胞和基因与免疫、炎症和脂质代谢有关。几乎每一个被研究的组织的免疫细胞的数量都随着对照组老鼠的衰老而显著增加,但是在限制热量摄入的老鼠中却没有受到年龄的影响。在褐色脂肪组织(一种脂肪组织)中,热量限制饮食使许多抗炎基因的表达水平恢复到年轻动物的水平。

“目前这项研究的主要发现是,在衰老过程中炎症反应的增加可以被热量限制系统地抑制,”共同通讯作者、中国科学院教授曲靖说。

当研究人员将注意力集中在转录因子上时(本质上是可以广泛改变许多其他基因活性的主开关),其中一个因热量限制而改变。在23种不同类型的细胞中,转录因子Ybx1的水平被饮食改变。科学家们认为Ybx1可能是一种与年龄有关的转录因子,并计划对其影响进行更多的研究。

论文的另一位作者、索尔克的研究员康塞普西翁罗德里格斯埃斯特班(Concepcion Rodriguez Esteban)说:“人们说‘吃什么就是什么’,我们在很多方面都发现了这一点。”“随着年龄的增长,细胞的状态显然取决于你与环境的互动,包括你吃了什么,吃了多少。”

该小组目前正试图利用这些信息,努力发现衰老药物靶点,并实施延长寿命和健康寿命的战略。

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