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研究發(fā)現(xiàn)饑餓或是能量限制延長(zhǎng)壽命的關(guān)鍵因素

來源：泰然健康網(wǎng) 時(shí)間：2024年12月02日 19:06

　　能量限制（Caloric Restriction，CR）是指在充分保證生物體營(yíng)養(yǎng)成分（如必需氨基酸、維生素和各種微量元素）的情況下限制生物體每天只攝入少量有限的能量，是目前在多種模式動(dòng)物中驗(yàn)證過的最有效的改善健康狀況和延長(zhǎng)壽命的方法之一，但背后具體生物學(xué)機(jī)制尚不明確。

　　CR是人為限制動(dòng)物的食物攝取量，傳統(tǒng)的實(shí)施方法是：假設(shè)平時(shí)每天攝入10g食物，進(jìn)行30%的能量限制，那么每天只提供7g。然而，這種方法對(duì)于果蠅和秀麗線蟲等模式生物不適用，因而在這些動(dòng)物中使用了替代原始CR的限制方法能量稀釋（Calorie Dilution，CD）——在食物中添加水或不能被動(dòng)物分解吸收的物質(zhì)如纖維素（腸道中不含纖維素酶因此能量無法被分解吸收）來稀釋單位食物能量，進(jìn)而造成一定能量限制。然而，當(dāng)使用添加纖維素的食物在小鼠上進(jìn)行能量限制實(shí)驗(yàn)時(shí)，受試動(dòng)物的增壽現(xiàn)象消失了。

　　中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所/深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員John R. Speakman研究組探究了這兩種不同的“限制”方法對(duì)模式動(dòng)物的不同影響。研究分別采用傳統(tǒng)能量限制方法CR和纖維素稀釋食物的方法CD，對(duì)C57BL/6系小鼠進(jìn)行90天的能量限制，觀察并比較了在能量限制期間兩種限制方法下小鼠的體重、脂肪重量、各個(gè)器官組織應(yīng)對(duì)能量匱乏的響應(yīng)、代謝生理指標(biāo)、動(dòng)物行為的差異以及在能量限制后兩組小鼠下丘腦的基因表達(dá)譜的差異及與對(duì)照組的差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)歷饑餓的過程或是CR限食延長(zhǎng)壽命和延長(zhǎng)健康壽命背后機(jī)制的關(guān)鍵因素之一。5月17日，相關(guān)研究成果以Calorie restriction and calorie dilution have different impacts on body fat, metabolism, behavior and hypothalamic gene expression為題，發(fā)表在Cell Reports上。

　　實(shí)驗(yàn)中，研究對(duì)CD組小鼠飼喂含有50%纖維素的食物，CR組小鼠被投喂與CD組相同能量的普通正常食物。相對(duì)于正常飲食的小鼠，兩種不同模式的CR小鼠體重均出現(xiàn)了快速明顯下降，具體表現(xiàn)為體重下降和體內(nèi)脂肪含量的降低，相比傳統(tǒng)意義的CR來說，CD小鼠脂肪質(zhì)量下降更為顯著。（圖1）

　　在相關(guān)激素方面，兩種模式的CR小鼠均出現(xiàn)了Leptin（瘦素）和胰島素的顯著下降。在能量代謝方面，它們都出現(xiàn)了代謝率的下降，而CR小鼠下降得更為明顯。兩種限食方法對(duì)動(dòng)物行為產(chǎn)生的影響差異也較大。CR小鼠在每天投喂食物前會(huì)表現(xiàn)出明顯的食物預(yù)期行為；而CD小鼠則在白天更加活躍（圖2）。

　　科研研究團(tuán)隊(duì)利用RNA-SEQ進(jìn)一步對(duì)兩組限制組及對(duì)照組小鼠的下丘腦基因表達(dá)譜進(jìn)行分析研究，對(duì)比兩種不同模式的CR發(fā)現(xiàn)，兩者主要的區(qū)別在于小鼠在饑餓狀態(tài)下一些與饑餓通路相關(guān)的基因表達(dá)改變，如下調(diào)酪氨酸羥化酶D5受體（多巴胺受體）的基因表達(dá)。CR和CD組之間未發(fā)現(xiàn)相關(guān)神經(jīng)肽表達(dá)的差異，兩組相對(duì)于CT組，它們均顯示出促食欲神經(jīng)肽NPY和AgRP的基因表達(dá)增加，且POMC和CART的水平降低。然而，研究發(fā)現(xiàn)，兩者存在相對(duì)細(xì)小的差異，16個(gè)基因在CR里相對(duì)于CD上調(diào)，同時(shí)另有16個(gè)基因相對(duì)下調(diào)。而CR相對(duì)于CD的上調(diào)基因里包括許多在饑餓時(shí)表達(dá)會(huì)增強(qiáng)的基因如Hif3、Tsc22d3、pdk4、fmo2等（圖3）。結(jié)果表明，盡管攝入相同能量，CR小鼠確實(shí)比CD小鼠更餓。該基因表達(dá)譜的結(jié)果與之前觀察到的它們的動(dòng)物行為相符合。

　　該研究發(fā)現(xiàn)小鼠在攝入相同能量的條件下，使用不同的限制方式，即CR——餓肚子（存在長(zhǎng)時(shí)間饑餓不進(jìn)食的過程）以及CD——一直不停地吃（沒有饑餓的過程），會(huì)產(chǎn)生完全不同的生理表現(xiàn)和基因表達(dá)，這揭示了饑餓介導(dǎo)的一系列相關(guān)基因表達(dá)的改變?cè)谀芰肯拗蒲娱L(zhǎng)壽命方面的重要作用，并為進(jìn)一步完善CR機(jī)制提出了潛在方向。

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