減少食物攝入，即飲食限制，已被證明可以延長許多物種的壽命，包括在嚙齒類動物、靈長類動物以及人類的衰老過程中引起廣泛的健康改善。飲食限制維護了包括大腦、骨骼、肌肉、內(nèi)臟和脂肪的健康。然而，這些積極作用，尤其是對于延長壽命背后的潛在分子機制仍然是個謎。
近日，發(fā)表在《Nature》今年新增的子刊《Nature Aging（自然 老齡化）》上的一項新研究中，來自德國馬克斯·普朗克衰老生物學研究所的研究團隊給了我們一種可能的解釋：他們在果蠅中發(fā)現(xiàn)了一種名為Sestrin的蛋白質(zhì)，介導了飲食限制的有益作用。通過增加果蠅體內(nèi)Sestrin蛋白的水平，研究人員可以延長其壽命，同時保護它們免受高蛋白飲食導致壽命縮短的影響。進一步的研究還表明，Sestrin蛋白在果蠅腸道干細胞中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，從而改善了果蠅的整體健康。
關(guān)于Sestrin蛋白，在今年早些時候發(fā)表在《Nature Communications》上的一篇研究顯示，這種蛋白在果蠅和小鼠體內(nèi)可以帶來多種運動產(chǎn)生的健康效應(yīng)。該研究發(fā)現(xiàn)，當在正常果蠅的肌肉中過表達Sestrin蛋白，并且使其處于最高水平時，即使是不運動的果蠅，其運動能力也超過了那些接受訓練的果蠅。因此，Sestrin蛋白著實不簡單。
再說回飲食限制。在正常情況下，減少食物攝入有益健康這一事實早已為人所知。最近愈發(fā)明確的是，限制某些食物成分，尤其是特定的蛋白質(zhì)和氨基酸（包括蛋氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸），除了延長壽命外，限制它們產(chǎn)生的反應(yīng)要比減少總熱量更為重要。
在分子水平上，已知一種特殊的信號途徑（TOR途徑）對于延長生物體的壽命至關(guān)重要。
研究第一作者、馬克斯·普朗克衰老生物學研究所的Jiongming Lu博士解釋說：“我們想知道是哪個因子在負責測量細胞內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)，尤其是氨基酸，以及該因子如何影響TOR途徑。我們關(guān)注了Sestrin蛋白，它被認為對氨基酸敏感。但是，還沒有人證明過Sestrin蛋白在活體生物中的氨基酸感應(yīng)功能。”
為了確定Sestrin蛋白在體內(nèi)氨基酸感應(yīng)中的作用，研究人員使用了Sestrin的突變體Sesn3F6果蠅對此進行了研究。在果蠅中，飲食限制介導的壽命延長幾乎都是通過限制飲食中的必需氨基酸來調(diào)節(jié)的。
研究通訊作者、馬克斯·普朗克衰老生物學研究所Linda Partridge教授說：“我們對果蠅的研究顯示，Sestrin蛋白是一種潛在的新型抗衰老因子。它可以與特定的氨基酸結(jié)合。當我們抑制這種結(jié)合時，果蠅體內(nèi)TOR信號傳導途徑的活性降低，果蠅的壽命延長。在富含蛋白質(zhì)的飲食中，無法結(jié)合氨基酸的Sesn3F6果蠅表現(xiàn)出健康改善的情況。”
值得注意的是，如果研究人員增加果蠅腸道干細胞中Sestrin蛋白的水平，這些果蠅比對照組果蠅的壽命長出大約百分之十。此外，僅增加腸道干細胞中Sestrin的水平也可以防止富含蛋白質(zhì)的飲食所帶來的負面影響。
Lu說：“我們很好奇Sestrin蛋白在人體中的功能是否也與果蠅相似。小鼠實驗已經(jīng)表明，Sestrin蛋白可以帶來多種運動產(chǎn)生的健康效應(yīng)。因此，增加Sestrin蛋白活性的藥物有望在將來會成為減緩衰老的新方法。”
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s43587-020-00001-7
https://www.nature.com/articles/s41467-019-13442-5
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