Science：饑餓會(huì)影響基因表達(dá)，從而影響攝食行為和衰老

時(shí)間：2023/8/2閱讀：898

雖然人們?cè)缇椭?，限制食物攝入量可減緩包括人類在內(nèi)的多種動(dòng)物的衰老，但據(jù)發(fā)表在國(guó)際期刊《科學(xué)》雜志的最新論文，美國(guó)密歇根大學(xué)的研究表明，可能饑餓感本身就足以減緩衰老。

近年來(lái)，越來(lái)越多的研究表明，飲食限制（Dietary restriction，DR）可以有效延長(zhǎng)壽命，并延緩跨物種的衰老相關(guān)疾病。

有趣的是，飲食限制帶來(lái)的延壽效應(yīng)不僅來(lái)自于能量攝入的減少，還與動(dòng)物本身的某些機(jī)制有關(guān)。

2023年5月，密歇根大學(xué)的研究人員在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊 Science 上發(fā)表題為：Effects of hunger on neuronal histone modifications slow aging in Drosophila 的研究論文。

這項(xiàng)研究表明，飲食限制帶來(lái)生理益處的原因并不在于營(yíng)養(yǎng)的多寡，而是在于因食物短缺而產(chǎn)生的饑餓感。更簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是，饑餓感本身就足以延緩衰老。

研究團(tuán)隊(duì)表示，饑餓會(huì)促使大腦表觀基因組發(fā)生變化，影響基因表達(dá)，從而影響攝食行為和衰老。

對(duì)于動(dòng)物而言，饑餓感是一種古老而強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力。因此，飲食對(duì)衰老和行為的影響或可歸結(jié)于一種在廣泛物種中存在的生物響應(yīng)機(jī)制。然而，這種“饑餓信號(hào)通路”的分子性質(zhì)以及它們?nèi)绾握{(diào)節(jié)動(dòng)物的生理和行為仍是未知的。

許多動(dòng)物，包括人類，都會(huì)產(chǎn)生對(duì)蛋白質(zhì)的渴求。而在2021年3月，密歇根大學(xué)許獻(xiàn)忠教授和華中科技大學(xué)劉劍峰教授合作在 Nature Aging 期刊發(fā)表的研究論文顯示，僅食物氣味就可以將飲食限制誘導(dǎo)的線蟲(chóng)壽命延長(zhǎng)效果減弱一半【2】。

Nature Aging.png

這項(xiàng)觀察結(jié)果促使研究人員進(jìn)一步測(cè)試編碼尋找食物動(dòng)機(jī)的神經(jīng)狀態(tài)是否足以減緩衰老，而不依賴于可能導(dǎo)致的營(yíng)養(yǎng)攝入的任何變化。

在這項(xiàng)發(fā)表于 Science 的最新研究中，為了驗(yàn)證這一點(diǎn)，研究團(tuán)隊(duì)使用幾種方法誘導(dǎo)果蠅產(chǎn)生饑餓感。第一種方法是改變測(cè)試食物中支鏈氨基酸（BCAA）的含量，然后讓果蠅自由地吃酵母或含糖食物。喂食低BCAA食物的果蠅消耗的酵母比喂食高BCAA食物的果蠅消耗的酵母多于糖。這種對(duì)酵母而不是糖的偏好是用來(lái)衡量果蠅饑餓感的一個(gè)指標(biāo)。

支鏈氨基酸（BCAA）的攝入量影響果蠅的壽命

有趣的是，與高BCAA果蠅相比，盡管低BCAA果蠅消耗了更多的熱量和更多的總蛋白質(zhì)，但它們的壽命明顯更長(zhǎng)。也就是說(shuō)，減少飲食中的BCAA可以使果蠅產(chǎn)生饑餓感，而這種饑餓感可以促進(jìn)果蠅進(jìn)食并延長(zhǎng)其壽命。

不僅如此，為了觀察饑餓感的直接效應(yīng)，研究團(tuán)隊(duì)使用了光遺傳學(xué)技術(shù)，當(dāng)果蠅暴露在紅光下時(shí)，其體內(nèi)與饑餓驅(qū)動(dòng)相關(guān)的神經(jīng)元會(huì)被激活。雖然這些果蠅消耗的食物是沒(méi)有暴露在光刺激下的果蠅的兩倍，但它們的壽命更長(zhǎng)。

饑餓感的本身就足以延長(zhǎng)壽命

基于上述結(jié)果，研究團(tuán)隊(duì)推測(cè)，饑餓感可以通過(guò)某種分子機(jī)制促進(jìn)攝食和延長(zhǎng)壽命。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，果蠅神經(jīng)元的特定亞群利用BCAA代謝來(lái)修飾神經(jīng)元組蛋白乙酰體，而限制BCAA攝入可以促進(jìn)果蠅進(jìn)食并延長(zhǎng)其壽命。

進(jìn)一步研究顯示，饑餓感通過(guò)急劇增加組蛋白H3.3的表達(dá)量來(lái)刺激果蠅進(jìn)食，而長(zhǎng)時(shí)間的饑餓似乎改變了食欲調(diào)節(jié)的設(shè)定點(diǎn)，從而對(duì)衰老產(chǎn)生有益的影響。

膳食BCAA改變組蛋白乙酰化和組蛋白H3豐度

膳食BCAA改變組蛋白乙?；徒M蛋白H3豐度

該論文的通訊作者 Scott Pletcher 博士表示，與之前的飲食限制研究的觀點(diǎn)不同，食物營(yíng)養(yǎng)的多寡并不是導(dǎo)致飲食限制益處的關(guān)鍵，饑餓感本身就足以延長(zhǎng)壽命——動(dòng)機(jī)狀態(tài)本身就是衰老的決定性驅(qū)動(dòng)因素。

總而言之，這項(xiàng)發(fā)表在 Science 的研究證明，饑餓感可以影響果蠅大腦中特定基因的表達(dá)水平，從而影響它們的進(jìn)食行為和衰老過(guò)程。當(dāng)然，作者也指出，在將這些發(fā)現(xiàn)應(yīng)用于人類之前，應(yīng)該謹(jǐn)慎行事，但有理由期望這一機(jī)制可能在廣泛的物種中存在。

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