《细胞》:再次发现节食长寿的依据,科学家找到了背后的分子机理


疫情爆发期间,许多朋友都选择宅在家里,一日三餐靠自己下厨解决。然而厨艺并不是一门能够简单速成的技巧,所以在社交媒体上,很多朋友们也自嘲式地晒出所做的“黑暗料理”,表示自己做的菜太难吃了,实在难以下咽。


但在某种程度上,吃得少却未必是件坏事。至少过去有很多研究表明,节食和长寿之间有着关联。而本周发表在最新一期《细胞》上的一项研究,则阐明了背后存在的分子机理。这项研究来自中美两地科研团队的合作,通讯作者分别为Salk研究所的Juan Carlos Izpisua Belmonte教授、中国科学院的张维绮研究员、曲静研究员、以及刘光慧研究员。


《细胞》:再次发现节食长寿的依据,科学家找到了背后的分子机理


从衰老开始说起吧。每个人都希望活得健康长寿,但要怎样做才能活得更久,我们并没有答案。在动物模型里,我们研究得更多一些,并且发现节食是看似可行的策略之一。先前,科学家们已经知道在衰老的过程中,单个细胞会如何发生变化。而为了更好地了解节食与长寿之间的关联,科学家们决定再做一个分辨率达到单细胞水平的研究,了解节食能如何影响细胞的衰老进程。


在这篇论文里,研究人员们使用大鼠作为动物模型,分析节食产生的影响。研究中,科学家们选用了18-27个月的大鼠,相当于人类的50-70岁)。这些大鼠被分为两组,一组正常饮食,另一组则进行“节食”,摄入的卡路里要比正常组低上30%。


在研究的开头与结尾,科学家们都分离了40种不同的细胞类型进行分析。这些细胞总计超过16.8万个,来自脂肪组织、肝脏、肾脏、大脑、以及肌肉等不同来源。随后,研究人员们对这些细胞进行了单细胞测序,了解其中的基因活性变化情况,也分析了不同组织中特定细胞类型的组成。


《细胞》:再次发现节食长寿的依据,科学家找到了背后的分子机理


▲节食能带来多种不同的影响(图片来源:Salk Institute)


如人们所预计的一样,在正常饮食的大鼠中,随着它们逐渐衰老,细胞里出现了不少变化。然而其中不少变化,都没有在节食组的大鼠中出现。相反,节食的大鼠其组织和细胞特征,看起来更像是年轻的大鼠。Salk研究所的新闻稿中也提到,在节食的动物里,57%和衰老有关的细胞组成变化都消失了。


“这一方法不仅告诉我们节食对这些细胞类型的影响,还提供了在单细胞水平上,关于衰老的最详尽的研究。”刘光慧研究员说道。
那么,这些变化究竟来自何处呢?进一步分析发现,这主要与免疫、炎症反应、以及脂类代谢有关。研究人员们指出,随着正常饮食的大鼠逐渐衰老,各个组织类型里的免疫细胞数量都明显上升。然而在节食组,研究人员们并没有观察到这一现象。此外,在节食组,褐色脂肪组织里的基因表达水平,看起来也和年轻动物更接近。


“这项研究的主要发现在于,衰老过程中的炎症反应,能通过节食得到系统性的抑制。”通讯作者之一曲静研究员说道。


“我们早已知道节食能延长寿命,但直到现在,我们才发现了单细胞水平上的改变,“Juan Carlos Izpisua Belmonte教授说道:”这给我们提供了靶点。让我们最终能使用药物,’治疗‘人类衰老。“

[1] Shuai Ma et al., (2020), Caloric Restriction Reprograms the Single-Cell Transcriptional Landscape of Rattus Norvegicus Aging, Cell, DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.02.008

[2] EAT LESS, LIVE LONGER, Retrieved February 28, 2020, from https://www.salk.edu/news-release/eat-less-live-longer/



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