隨着經濟發展與社會進步,人類的壽命也越來越長,古人云“人生七十古來稀”,如今,我國的平均壽命都已經超過了70歲。在壽命已經越來越長的當下,人們的追求不僅僅是活得更久,還要活得更好,即所謂的健康壽命。

社會和經濟的進步,帶來的一個明顯改善就是絕大多數人不再忍飢挨餓,甚至要考慮營養過剩的問題。近年來,越來越多的研究表明,減少食物的攝入量,即所謂的飲食限制,會導致許多動物壽命更長,並且可以改善人類的健康,短期禁食甚至能夠幫助癌症患者增強治療效果。然而,飲食限制帶來的這些積極作用背後的具體分子機制卻並不十分清楚。

近日,德國馬克斯·普朗克衰老生物學研究所的研究人員在 Nature 新子刊 Nature Aging 雜誌發表了題爲:Sestrin is a key regulator of stem cell function and lifespan in response to dietary amino acids 的研究論文。

研究團隊在模式動物果蠅中鑑定到了一種名爲Sestrin的蛋白質,該蛋白可調控飲食限制的有益作用,增加果蠅中Sestrin蛋白的含量,就能夠延長其壽命,同時保護這些果蠅免受高蛋白飲食對壽命縮短的影響。研究團隊還進一步證明,Sestrin蛋白是在果蠅腸道幹細胞中發揮作用,從而改善果蠅健康狀況。

如今,飲食限制的健康益處早已爲人所熟知。目前已經清楚的是,限制某些食物成分,特別是蛋白質及特定的氨基酸,對健康的益處比單純減少熱量攝入更爲重要。也就是說,少喫對健康有益,但是少喫某些特定食物更重要。

之前的研究已經證實,在分子水平上,mTOR信號通路對於延長壽命至關重要,mTOR通路能夠感知營養水平,從而介導飲食限制的作用。如果進一步確認具體是那個因素影響了對細胞中營養水平的感知,尤其是氨基酸感知,以及該因素如何影響mTOR信號通路,將對揭示飲食限制益處的分子機制大有幫助。

此前,研究團隊已經在mTOR信號通路中發現了一個在急性狀態(短時飢餓後續營養刺激)下感應氨基酸的蛋白Sestrin,但還沒有證據表明Sestrin蛋白在人體中具有氨基酸感應功能。因此,研究團隊使用模式動物果蠅進行進一步研究。

研究團隊通過CRISPR/Cas9基因編輯技術,突變掉了果蠅Sestrin蛋白中結合氨基酸的基團。使其喪失了結合某些氨基酸(包括BCAA和Met,亮氨酸、纈氨酸、異亮氨酸和甲硫氨酸)的能力。

Sestrin蛋白突變體——SesnR407A

研究團隊發現,這種Sestrin蛋白突變的果蠅,mTOR信號通路活性降低,壽命更長。在蛋白質的飲食中,這種Sestrin蛋白突變的果蠅顯示出改善的健康狀況,能夠保護高蛋白飲食對壽命縮短的影響。

特別有趣的是:研究團隊發現,增加果蠅幹細胞中Sestrin蛋白的含量,那麼這些果蠅的壽命將比對照組果蠅延長約10%,此外,僅在腸道幹細胞中增加Sestrin蛋白含量也可以防止高蛋白飲食的負面影響。這表明Sestrin蛋白是在果蠅腸道幹細胞中發揮作用,從而改善果蠅健康狀況,延長壽命。

在腸道幹細胞中過表達Sestrin蛋白,顯著延長了果蠅壽命

該研究的第一作者陸炯明表示,小鼠實驗也已經證實,Sestrin蛋白對於運動對健康的益處是必不可少的。因此,很期待驗證Sestrin蛋白在人類中是否發揮類似於在果蠅中的延長壽命作用。鑑於這些研究結果,增加Sestrin蛋白活性的藥物可能在將來成爲減緩衰老的新方法。

該研究的通訊作者 Linda Partridge 表示,這些研究結果表明,Sestrin蛋白是一種新型的潛在抗衰老因子。

總的來說,該研究表明,飲食限制(少喫)通過Sestrin蛋白介導,降低了腸道幹細胞活性,維持腸道穩態,抑制mTOR信號通路,實現壽命延長。因此,Sestrin蛋白是飲食、幹細胞功能與壽命之間的連接橋樑。

2019年10月,Linda Partridge 團隊在 Nature 子刊 Nature Metabolism 雜誌發表了一項題爲:A nutritional memory effect counteracts the benefits of dietary restriction in old mice 的研究論文。

該研究表明,小鼠在年輕時期就開始減少食物攝入並維持,壽命更長,也更健康。早期限制飲食的小鼠,在老齡時改成隨意飲食後,死亡率會迅速增加,表明年輕時就養成少喫的習慣,並長期堅持,纔會對健康和壽命有益。

總的來說,Linda Partridge 團隊的這兩項研究,都在提醒我們,喫得少,更健康長壽,而且,要想通過限制飲食達到健康長壽的目的,一是要儘早控制飲食,二是要持之以恆。

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