研究揭示了饮食限制的影响

导读 在缅因州巴尔港的 MDI 生物实验室研究衰老的细胞和分子机制的 Aric N Rogers 博士在新的研究中发现,在饮食限制的情况下,肌肉可能

在缅因州巴尔港的 MDI 生物实验室研究衰老的细胞和分子机制的 Aric N. Rogers 博士在新的研究中发现,在饮食限制的情况下,肌肉可能是一种受保护的组织,或者博士。

饮食限制,即在没有营养不良的情况下限制卡路里,是最有效的抗衰老干预措施之一。当面临营养缺乏时,生物体通过降低蛋白质的翻译或生产来节省资源,这是细胞中能量消耗最高的过程之一。蛋白质作为组织和器官的基石,发挥着重要的生理功能。

通过减少蛋白质翻译来保护细胞资源,使生物体能够存活下来,以便在食物充足时进行繁殖,从而带来进化上的好处。但它的代价是合成代谢功能或生长和繁殖的降低。

在微小的线虫线虫 C. elegans 中,Rogers 试图确定基因抑制各种组织中蛋白质翻译的影响。虽然皮肤、神经和生殖组织的反应符合预期,存活率提高,生长和繁殖减少,但肌肉的效果相反:生长和繁殖没有受到抑制,而是加速了。

秀丽隐杆线虫是衰老研究中的一种流行模型,因为它与人类共享许多基因,包括那些控制营养感应途径的基因,并且因为它的短寿命使科学家能够快速评估抗衰老干预措施的效果。

觅食的作用

罗杰斯推测,肌肉在营养缺乏的情况下可能会受到保护,以支持生物体觅食的能力。

“蛋白质合成减少的通常权衡是增加寿命以减少生长和繁殖能力,”罗杰说。“但在肌肉组织中,我们看到了相反的情况,这不是我们的预期。我们发现肌肉组织在通常不利于生长和繁殖的条件下具有优势——即使在营养缺乏的情况下,其生长潜力也受到保护。”

该研究题为“TOR 的合成代谢功能下游控制秀丽隐杆线虫特定组织水平的长寿和繁殖之间的权衡”,最近发表在“衰老前沿”杂志上。除了作为通讯作者的 Rogers 之外,作者还包括第一作者 Amber C. Howard 博士,来自中乔治亚州立大学,曾在 MDI 生物实验室工作。

结果表明,有可能开发出延长健康寿命而不损失肌肉组织的抗衰老药物。他们还提供了对运动促进长寿益处的潜在机制的洞察,以及相反,作为沙发土豆等价动物模型的缺点。

罗杰斯的理论是,运动形式的肌肉活动可以向细胞发出信号,表明觅食活动很高——换句话说,营养是稀缺的。这样的信号将启动一个系统性的延长寿命的生存和维持计划,该计划将抑制大多数组织的生长和繁殖,但将其保留在肌肉组织中,肌肉组织中的生长仍然是寻求食物的必要条件。

罗杰斯说,高水平的肌肉活动导致生长和生殖程序的系统性失活,这可以解释一种称为运动性闭经的情况,在这种情况下,过度运动的女性月经停止。

相反,他认为,对于获取食物至关重要的肌肉组织的不活动可能被细胞感知为缺乏觅食活动。当与充足的食物供应相结合时,这种感知可以提示生殖系统环境中的营养丰富——沙发土豆情景——因此条件是生长和繁殖的最佳条件。

“我们相信肌肉可能会发出类似激素的信号,这种信号依赖于产生和释放的收缩,”他解释说。“如果一个生物体不使用它的肌肉,这个信号可能会通知生殖系统觅食活动很低——换句话说,食物很丰富——因此,这种条件是制造下一代的最佳条件,从而重新引导细胞用于生长和繁殖的资源。”

尽管罗杰斯指出蠕虫和人类之间的相似之处并不总是有效的,但他假设不活动触发了生长和繁殖程序的运行,在繁殖年龄之后不再相关,以及弱者的无能力老化身体的系统来调节它,可能导致老年的“超级”病症,如癌症、糖尿病(高血糖)和高血压。

改善抗衰老药物的负面影响

在过去的十年中,重要的研究集中在一种叫做雷帕霉素的药物的抗衰老潜力上,该药物被认为是 DR 的“模拟物”,因为它能够抑制蛋白质翻译。与 DR 一样,雷帕霉素已被证明可以延长酵母、蠕虫和果蝇的健康寿命,并预防或延缓小鼠(与人类一样是哺乳动物)与年龄相关的退行性疾病的发作。

随着雷帕霉素和其他 DR 模拟物现在作为潜在的抗衰老疗法正在深入研究中,罗杰斯相信他发现抑制蛋白质翻译的组织依赖性性质可能为延长寿命而不失去合成代谢的药物指明了道路,或者能够替换肌肉中蛋白质合成减少时发生的组织,从而“无需权衡就可以延长寿命”。

一个潜在的应用可能是治疗少肌症,这是一种潜在的与年龄相关的骨骼肌丧失,影响多达 13% 的 60 多岁人群和多达一半的 80 多岁人群。由于肌肉可能不会受到蛋白质翻译抑制的影响,罗杰斯设想了一种抗衰老疗法,可以在保护肌肉免于萎缩的同时延长寿命。

“120 多年来,MDI 生物实验室一直专注于动物模型的比较研究,以深入了解人类健康,”医学博士 Hermann Haller 总裁在谈到这项研究时说。“Aric 在秀丽隐杆线虫中发现肌肉在营养匮乏的情况下受到保护,这可能会导致开发无副作用的抗衰老药物,这再次证明了我们方法的价值。”

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