青春永駐是人類追求的終極夢(mèng)想,而衰老卻無(wú)處不在、不可阻擋、不可逆轉(zhuǎn)。
人類對(duì)于長(zhǎng)生的期盼自古就存在,秦始皇嬴政執(zhí)著于對(duì)長(zhǎng)生不老藥的追尋,古埃及金字塔的修建也是另一種形式對(duì)長(zhǎng)生的渴望。雖然目前我們還無(wú)法達(dá)到長(zhǎng)生不老的水平,但也從未停止對(duì)延緩衰老的探索,隨著科學(xué)的發(fā)展或許能讓延緩衰老成為可能。世界各國(guó)研究者也致力于衰老生物學(xué)的研究,旨在發(fā)現(xiàn)衰老的驅(qū)動(dòng)因素,篩選出一些潛在的“不老藥”,從而達(dá)到延緩衰老、提高生命質(zhì)量的目的。
作為一種半必需的微量氨基酸的;撬(Taurine),它與衰老之間的關(guān)系在先前的研究中也顯示出規(guī)律。有研究表明;撬崞浯x物在機(jī)體內(nèi)的濃度會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)而下降,而外源補(bǔ)充牛磺酸對(duì)代謝和炎癥性疾病有益[1,2],而機(jī)體牛磺酸缺乏,易引起骨骼肌、視網(wǎng)膜和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能障礙及衰老相關(guān)疾病的發(fā)生[3,4];谏鲜鏊ダ线^(guò)程中;撬嶝S度的下降及其已知的健康影響的發(fā)現(xiàn),來(lái)自印度國(guó)家免疫學(xué)研究所的Vijay K. Yadav團(tuán)隊(duì)近日在Science雜志上發(fā)表了一篇題為“Taurine deficiency as a driver of aging”的文章,通過(guò)不同物種中;撬岷孔兓瘉(lái)探索;撬崛狈κ欠袷撬ダ系尿(qū)動(dòng)因素并影響健康壽命[5]。
下面我們一起來(lái)看研究結(jié)果~
01;撬崛狈κ撬ダ系尿(qū)動(dòng)因素
為了全面研究;撬嶝S度是否影響健康壽命,研究人員測(cè)定了小鼠、猴子和人類不同年齡的血清牛磺酸濃度,發(fā)現(xiàn)血清;撬釢舛扰c年齡呈負(fù)相關(guān)(圖1. A-C)。對(duì)14月齡小鼠補(bǔ)充;撬,則可以延長(zhǎng)這些小鼠的壽命(中位數(shù)10-12%,圖1. D, E)。這種;撬崛狈赡苁撬ダ向(qū)動(dòng)因素的現(xiàn)象,不僅在哺乳動(dòng)物中得到驗(yàn)證,在隨后的線蟲(chóng)研究中也出現(xiàn)了相似的結(jié)果(圖1. F)。這些結(jié)果表明,牛磺酸對(duì)壽命的影響在無(wú)脊椎動(dòng)物和哺乳動(dòng)物是相同的。
圖1 牛磺酸缺乏是不同的物種衰老的驅(qū)動(dòng)因素
02補(bǔ)充;撬峥梢匝娱L(zhǎng)野生雌性小鼠健康壽命
與簡(jiǎn)單生存時(shí)長(zhǎng)的延續(xù)相比,有意義的抗衰老療法應(yīng)該改善健康的生活時(shí)期。為了評(píng)估;撬嵫a(bǔ)充劑對(duì)健康生活時(shí)期的影響,研究人員對(duì)14月齡的小鼠進(jìn)行持續(xù)10-12個(gè)月;撬嵫a(bǔ)充劑飼喂,隨后通過(guò)功能測(cè)定及組織分析來(lái)分析骨骼,肌肉,大腦,胰腺,脂肪,腸道和免疫系統(tǒng)的健康狀況。與對(duì)照組相比,;撬嵫a(bǔ)充組小鼠體重增加降低(圖2. A, B)、骨量增加(圖2. C)、肌肉力量增加(圖2. E, F);懸尾實(shí)驗(yàn)、明暗箱實(shí)驗(yàn)和Y形迷宮實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,牛磺酸補(bǔ)充組小鼠抑郁樣行為較少、探索好奇心更強(qiáng)(圖2. G, H);葡萄糖耐量實(shí)驗(yàn)和胰島素耐受性實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,牛磺酸補(bǔ)充組小鼠代謝葡萄糖能力及胰島素敏感性都有明顯改善(圖2. I),且胃腸道轉(zhuǎn)運(yùn)速度更快(圖2. J)。除此之外,補(bǔ)充高劑量;撬釋(duì)衰老個(gè)體中出現(xiàn)的炎癥狀態(tài)相關(guān)的髓系白細(xì)胞異常有改善作用(圖2. K);谝陨辖Y(jié)果表明中年小鼠補(bǔ)充牛磺酸不僅可以改善多器官功能,還能延長(zhǎng)其健康壽命。
圖2 補(bǔ)充;撬峥稍黾有∈蟮慕】祲勖
03牛磺酸延長(zhǎng)健康壽命的作用機(jī)制
基于上述發(fā)現(xiàn),研究人員進(jìn)一步對(duì)牛磺酸影響細(xì)胞功能以延長(zhǎng)健康壽命的機(jī)制進(jìn)行了探究。首先對(duì)野生型和牛磺酸缺陷小鼠中可以大量表達(dá);撬徂D(zhuǎn)運(yùn)蛋白(由Slc6a6編碼)的成骨細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序(RNA Sequencing, RNA-seq)。;撬崛毕菪∈蟪晒羌(xì)胞RNA-seq分析顯示,端粒功能,氧化應(yīng)激,免疫功能,蛋白質(zhì)翻譯和干細(xì)胞維持等途徑與野生型小鼠成骨細(xì)胞存在明顯差異(圖3. A)。除此之外,研究人員還構(gòu)建了先天性;撬崛狈π∈竽P(Slc6a6−/−)探究衰老細(xì)胞的積累是否誘導(dǎo);撬崛狈Φ男∈蠼】祲勖軗p。與野生型小鼠相比,Slc6a6−/−小鼠壽命較短。對(duì)Slc6a6−/−小鼠進(jìn)行清除衰老細(xì)胞的senolytic治療,治療后的小鼠壽命只增加了約21%,這一結(jié)果說(shuō)明;撬徇影響衰老以外的其他因素(圖3. B)。
為了進(jìn)一步發(fā)現(xiàn);撬岷推渌ダ咸卣鞣肿蛹凹(xì)胞特征之間的關(guān)系。研究人員構(gòu)建了端粒酶缺陷的斑馬魚(yú)模型(Tert-/-)來(lái)探究;撬崾欠裼绊懚肆C溉狈σ鸬臋C(jī)體健康惡化,結(jié)果顯示大約40%的魚(yú)在受精后10天內(nèi)死亡,而補(bǔ)充;撬崮茱@著提高存活率、抑制衰老進(jìn)程(圖3. C-E)。隨后,基于小鼠模型的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充;撬峥梢越档脱8-羥基脫氧鳥(niǎo)苷(8-hydroxydeoxyguanosine, 8-OH-dG)豐度,抑制DNA損傷(圖3. F);可以提高DNA損傷后小鼠的存活率(圖3. G);可以影響甲基化模式,改變?nèi)旧|(zhì)構(gòu)象,進(jìn)而影響衰老過(guò)程中的轉(zhuǎn)錄改變(圖3. H);可以降低肝臟、棕色脂肪等組織中RS6P的磷酸化,維持蛋白穩(wěn)態(tài)(圖3. I);可以降低促炎因子水平,防止衰老過(guò)程中產(chǎn)生的促炎狀態(tài)(圖3. J);可以增加常駐干細(xì)胞的數(shù)量,進(jìn)而提高某些組織的再生能力(圖3. K);可以降低ROS誘導(dǎo)的脂質(zhì)過(guò)氧化和蛋白羰基化,促進(jìn)線粒體穩(wěn)態(tài)(圖3. L)。
基于已有的研究報(bào)道,胞質(zhì);撬岜晦D(zhuǎn)運(yùn)到線粒體后,與tRNALeu的特定尿苷殘基結(jié)合形成tm5U-tRNA,tm5U修飾對(duì)線粒體tRNAs具有獨(dú)特性,并且它能促進(jìn)電子傳遞鏈復(fù)合體I亞基ND6的翻譯。研究人員測(cè)量了tm5U-tRNA修飾在小鼠衰老過(guò)程中是否發(fā)生變化,結(jié)果顯示:與年輕小鼠肝臟相比,老年小鼠肝臟中tRNAs的tm5U含量下降超過(guò)60%以上,而補(bǔ)充;撬岬男∈髢H下降了20%左右(圖3. M)。ND6蛋白翻譯水平也顯示出相同的趨勢(shì),隨后的蠕蟲(chóng)實(shí)驗(yàn)也進(jìn)一步提示;撬峥赡芡ㄟ^(guò)增加線粒體復(fù)合體I的活性來(lái)促進(jìn)健康(圖3. N, O)。
圖3 ;撬釋(duì)健康壽命的調(diào)節(jié)與多種衰老標(biāo)志的改變有關(guān)
04牛磺酸在靈長(zhǎng)類生物中的作用潛力
為了確定;撬峒捌浯x產(chǎn)物(次牛磺酸和N-乙;;撬幔┑难核绞欠衽c人類的健康變量相關(guān),研究人員對(duì)11966名受試者的牛磺酸及其代謝物水平與50多個(gè)臨床風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行了關(guān)聯(lián)分析,結(jié)果顯示血液中;撬峒捌湎嚓P(guān)代謝物水平較高的受試者,其體重指數(shù)(body mass index, BMI)較低、肥胖水平較低、2型糖尿病患病率較低、炎癥水平較低(圖4. A)。隨后,作者通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)員和久坐人群的血清牛磺酸代謝物濃度的分析來(lái)探究;撬崴绞欠駮(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生響應(yīng),而運(yùn)動(dòng)是已知的可改善健康的干預(yù)措施。結(jié)果顯示:無(wú)論是運(yùn)動(dòng)員組還是久坐不動(dòng)組,運(yùn)動(dòng)后其血清中;撬峒按闻;撬岬臐舛榷汲霈F(xiàn)增加(圖4. B-D),這些結(jié)果表明;撬岷团;撬嵯嚓P(guān)代謝物的增加可能介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的相關(guān)益處。最后,研究人員通過(guò)飼喂老年恒河猴來(lái)探究牛磺酸在非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物中是否具有健康和抗衰老作用。通過(guò)持續(xù)6個(gè)月的;撬嵫a(bǔ)充,發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比,補(bǔ)充;撬峤M脂肪比例下降,骨密度增加,血糖濃度下降,肝損傷標(biāo)志物濃度下降,隨年齡增加的白細(xì)胞、單核細(xì)胞和粒細(xì)胞的數(shù)量出現(xiàn)下降,ROS誘導(dǎo)分子損傷的間接標(biāo)志物8-OH-dG濃度下降,脂質(zhì)過(guò)氧化物及蛋白質(zhì)羰基濃度下降(圖4. E-O)。
圖4 ;撬嵬緩接绊戩`長(zhǎng)類動(dòng)物的健康壽命
總的來(lái)說(shuō),以上結(jié)果表明;撬釢舛入S著衰老進(jìn)程而降低,而補(bǔ)充牛磺酸可以抑制這種下降,增加不同物種的健康壽命,這也確定了;撬崛狈κ沁@些物種衰老的驅(qū)動(dòng)因素,而補(bǔ)充;撬峥梢宰鳛檠泳徦ダ系囊环N潛在治療策略,如果想要在臨床中應(yīng)用,仍需進(jìn)一步進(jìn)行隨機(jī)對(duì)照的臨床試驗(yàn),以評(píng)估;撬岬目顾ダ献饔。
結(jié)語(yǔ)
作為組成生命物質(zhì)基礎(chǔ)蛋白組的基本組成單位,氨基酸在生命體的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起到至關(guān)重要的作用,各種類氨基酸與衰老之間的關(guān)系也被研究者關(guān)注。除了本研究表明的牛磺酸和衰老過(guò)程有顯著的聯(lián)系,先前有研究報(bào)道限制飲食中蛋氨酸及支鏈氨基酸(Branched chain amino acid, BCAA),可以改善胰島素抵抗、氧化應(yīng)激增加等多種衰老標(biāo)志現(xiàn)象[6]。今年3月份廈門大學(xué)張杰、冷歷歌團(tuán)隊(duì)通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充D-絲氨酸,可以促進(jìn)下丘腦中Menin蛋白的表達(dá),有助于提高機(jī)體的代謝穩(wěn)態(tài),從而阻礙衰老進(jìn)程的加速[7]。因此了解各類氨基酸在生物體中的濃度變化可以有效監(jiān)測(cè)生物體的生理和病理狀態(tài)。