“七分飽，活到老”這句俗語體現(xiàn)了人們對(duì)節(jié)食養(yǎng)生求長(zhǎng)壽的深刻理解。在今天，熱量限制（又稱卡路里限制，calorie restriction，CR）正是這種古老智慧的現(xiàn)代詮釋。CR是指在確保營(yíng)養(yǎng)的前提下減少每日的能量攝入?？茖W(xué)家們正積極探索CR延壽奧秘，尋求既享受美食又健康長(zhǎng)壽的途徑。

2024年12月18日廈門大學(xué)林圣彩院士團(tuán)隊(duì)在《Nature》雜志上同期發(fā)表了兩篇研究論文“Lithocholic acid phenocopies anti-ageing effects of calorie restriction”和“Lithocholic acid binds TULP3 to activate sirtuins and AMPK to slow down ageing”展示了他們的最新研究成果。他們發(fā)現(xiàn)了一種CR的模擬物——石膽酸（Lithocholic acid，LCA），并深入揭示石膽酸參與延長(zhǎng)壽命分子機(jī)制。

在文章“Lithocholic acid phenocopies anti-ageing effects of calorie restriction”中，林圣彩院士團(tuán)隊(duì)針對(duì)LCA模擬CR的抗衰老效果進(jìn)行研究。研究聚焦于能量代謝調(diào)控核心調(diào)控因子腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK），已知AMPK能參與調(diào)節(jié)衰老相關(guān)的信號(hào)通路，影響細(xì)胞過程，故成為尋找CR模擬物的重要目標(biāo)。

研究人員推測(cè)，CR產(chǎn)生的血清代謝物可能具有細(xì)胞和機(jī)體水平的抗衰老作用。他們發(fā)現(xiàn)，CR處理4個(gè)月的小鼠血清能激活A(yù)MPK。且56℃熱處理后仍能保持此能力，但透析后激活A(yù)MPK能力失效。這表明CR血清中存在一種熱穩(wěn)定的小分子代謝物，能激活A(yù)MPK。（圖1）

圖1. CR處理的小鼠血清可激活細(xì)胞和小鼠體內(nèi)的AMPK

研究人員通過對(duì)血清進(jìn)行代謝組學(xué)分析，在CR血清中鑒定出LCA為特異性代謝物，并證實(shí)LCA在生理濃度下能激活A(yù)MPK。研究人員對(duì)小鼠進(jìn)行了LCA干預(yù)并檢測(cè)，確認(rèn)LCA干預(yù)能夠像CR血清一樣有效地介導(dǎo)AMPK激活。（圖2）

圖2. LCA是CR血清中的AMPK激活因子

研究人員進(jìn)一步探討LCA對(duì)衰老過程的影響。他們發(fā)現(xiàn)，連續(xù)一個(gè)月給老年小鼠注射LCA可顯著改善肌肉指標(biāo)，使小鼠肌肉萎縮程度降低，線粒體功能增強(qiáng)，肌肉功能提升。值得注意的是，接受LCA干預(yù)的小鼠并未出現(xiàn)肌肉損失，而肌肉損失在實(shí)施CR的小鼠中是一個(gè)常見現(xiàn)象。同時(shí)，研究還發(fā)現(xiàn)，敲除AMPKα基因會(huì)削弱LCA對(duì)肌肉功能的改善作用。這些發(fā)現(xiàn)說明LCA能夠通過改善肌肉功能來抵抗衰老過程，且其抗衰老作用依賴于AMPK的激活。（圖3）

圖3. LCA依賴AMPK產(chǎn)生抗衰老作用

已知LCA能夠改善肌肉功能，研究人員繼續(xù)探究LCA是否具有延長(zhǎng)壽命的潛力。他們選擇了線蟲和果蠅作為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑢?duì)這兩種生物進(jìn)行LCA干預(yù)。接受LCA處理的線蟲和果蠅平均壽命均顯著長(zhǎng)于對(duì)照組，且多項(xiàng)健康指標(biāo)表明LCA能夠有效提升線蟲和果蠅的健康狀況并延長(zhǎng)其壽命。（圖4） 

圖4. LCA提高健康水平延長(zhǎng)壽命

以上發(fā)現(xiàn)表明LCA可作為一種CR模擬物，通過依賴AMPK的途徑發(fā)揮抗衰老作用。那么LCA是通過什么機(jī)制激活A(yù)MPK實(shí)現(xiàn)抗衰老效果呢？。在“Lithocholic acid binds TULP3 to activate sirtuins and AMPK to slow down ageing”中研究人員詳細(xì)闡述了進(jìn)一步的研究成果。

前期研究可知LCA激活A(yù)MPK并不依賴于提高AMP/ATP或ADP/ATP的比例，也不涉及全身鈣離子水平升高，因此他們推測(cè)LCA可能是通過溶酶體葡萄糖感知途徑來激活A(yù)MPK。在LCA處理后，參與溶酶體葡萄糖感知途徑的關(guān)鍵蛋白AXIN和LKB1定位在溶酶體上；v-ATPase活性降低，激活了溶酶體葡萄糖感知途徑；而當(dāng)v-ATPase的V0域C亞基基因被敲除后，AXIN和LKB1無法與v-ATPase結(jié)合，阻斷了LCA誘導(dǎo)的AMPK激活。分析自由進(jìn)食和CR小鼠的血糖發(fā)現(xiàn)，CR小鼠血糖水平顯著降低，而FBP（糖酵解的中間產(chǎn)物）變化不大。這表明LCA激活A(yù)MPK并非通過降低血糖和FBP水平，而是通過低糖傳感器醛縮酶-TRPV軸下游的溶酶體途徑來實(shí)現(xiàn)。（圖5）

圖5. LCA激活低糖傳感器醛縮酶-TRPV軸下游的溶酶體AMPK通路

研究人員提出一個(gè)假設(shè)：v-ATPase的翻譯后修飾可能是LCA介導(dǎo)AMPK激活的起始步驟。質(zhì)譜分析v-ATPase的21個(gè)亞基顯示乙?；侵饕揎棧沧R(shí)別出263個(gè)乙?；馁嚢彼釟埢?。對(duì)這263個(gè)位點(diǎn)突變分析后，他們發(fā)現(xiàn)V1E1亞基上的K52、K99和K191位點(diǎn)的去乙?；cAMPK的激活密切相關(guān)。LCA處理特異性導(dǎo)致V1E1亞基上K99位點(diǎn)的去乙?；?。模擬去乙酰化的V1E1突變體能持續(xù)激活A(yù)MPK，而模擬乙酰化的突變體則持續(xù)抑制AMPK的激活。這證實(shí)LCA通過去乙?；疺1E1抑制v-ATPase活性，進(jìn)而激活溶酶體AMPK信號(hào)通路，實(shí)現(xiàn)AMPK激活。（圖6）

圖6. LCA誘導(dǎo)v-ATPase去乙?；せ預(yù)MPK

已知細(xì)胞內(nèi)去乙?；钢饕⊿IRT家族（Sirtuins，包括SIRT1至SIRT7）和HDAC家族（包括HDAC1至HDAC11）。他們發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞中表達(dá)任一Sirtuins成員均能觀察到V1E1亞基去乙酰化現(xiàn)象，而表達(dá)HDAC家族蛋白則未能引發(fā)相似變化。當(dāng)單獨(dú)敲除Sirtuins中某一成員時(shí)，其他Sirtuins蛋白能夠補(bǔ)償其功能，但當(dāng)七個(gè)Sirtuins蛋白全被敲除時(shí)，LCA誘導(dǎo)的V1E1去乙?；约癆MPK激活均被阻斷。此外他們還檢測(cè)了LCA對(duì)Sirtuins的另一底物組蛋白H3K9位點(diǎn)的去乙?；饔?，結(jié)果證實(shí)LCA促進(jìn)了該位點(diǎn)的去乙?；?。這些發(fā)現(xiàn)顯示LCA通過增強(qiáng)Sirtuins蛋白活性促進(jìn)V1E1亞基的去乙?；?，進(jìn)而通過溶酶體途徑激活A(yù)MPK。（圖7）

圖7. Sirtuins蛋白促進(jìn)V1E1去乙?；?/p>

研究人員發(fā)現(xiàn)Sirtuins可以被LCA激活，且這一作用不依賴于NAD⁺水平變化。接著研究人員將SIRT1與不同濃度的LCA共同孵化，發(fā)現(xiàn)LCA并未直接激活或直接結(jié)合SIRT1。但在細(xì)胞裂解物處理之后，加入LCA可提高SIRT1活性。表明LCA是通過細(xì)胞裂解物中的某種未知蛋白間接激活Sirtuins。

研究人員從細(xì)胞裂解物種下拉SIRT1并對(duì)其進(jìn)行質(zhì)譜分析，共鑒定出1655個(gè)潛在的SIRT1結(jié)合蛋白，其中有157個(gè)蛋白能與SIRT1發(fā)生免疫共沉淀。進(jìn)一步檢測(cè)他們發(fā)現(xiàn)敲低和敲除Tulp3基因后，細(xì)胞對(duì)LCA的處理變得不敏感。這證實(shí)TULP3是LCA誘導(dǎo)激活A(yù)MPK和Sirtuins的必要條件。TULP3與Sirtuins中七個(gè)成員蛋白均可相互作用，這種相互作用與LCA無關(guān)。結(jié)構(gòu)域映射實(shí)驗(yàn)也揭示TULP3與LCA的特異性結(jié)合，結(jié)合關(guān)鍵區(qū)域?qū)τ赥ULP3結(jié)合LCA并激活SIRT1至關(guān)重要。綜合以上結(jié)果研究人員可知：TULP3是LCA激活SIRT1的關(guān)鍵受體，它通過結(jié)合LCA并激活SIRT1介導(dǎo)LCA的生物學(xué)效應(yīng)。（圖8）

圖8. TULP3是LCA結(jié)合蛋白可激活Sirtuins

隨后研究人員研究TULP3-sirtuin-v-ATPase軸是否在動(dòng)物模型中介導(dǎo)LCA和CR抗衰老作用。結(jié)果顯示肌肉特異性表達(dá)的去乙酰化V1E1亞基V1E1（3KR）可激活A(yù)MPK，并顯著提升老年小鼠肌肉功能、能量消耗和運(yùn)動(dòng)能力。而敲除Ampk或Tulp3(4G)基因時(shí)，這些功能并未得到改善。這一發(fā)現(xiàn)有力地證明了TULP3-sirtuin-v-ATPase軸在抵御衰老過程中的關(guān)鍵作用。（圖9）

圖9. TULP3-sirtuin-v-ATPase軸在抗衰老中發(fā)揮作用

接下來研究人員采用線蟲和果蠅作為模型生物展開探究。他們發(fā)現(xiàn)敲除線蟲的tub-1基因（TULP3的同源基因）和果蠅的ktub基因（TULP3的同源基因）會(huì)抑制LCA激活A(yù)MPK的能力，消除LCA的抗衰老功能。當(dāng)在tub-1基因敲除的線蟲和ktub基因敲除的果蠅中重新引入野生型TULP3時(shí)，LCA的抗衰老功能得以恢復(fù)。在線蟲和果蠅中表達(dá)哺乳動(dòng)物的V1E1（3KR）亞基，可觀察到AMPK的激活以及個(gè)體壽命延長(zhǎng)。這些發(fā)現(xiàn)表明，TULP3-sirtuin-v-ATPase軸通過去乙酰化v-ATPase的V1E1亞基，將LCA信號(hào)傳遞至AMPK，從而在線蟲、果蠅和小鼠中模擬了CR抗衰老作用。雖然LCA展示了延長(zhǎng)健康壽命和改善代謝功能的潛力，但根據(jù)目前的研究結(jié)果來看，其在哺乳動(dòng)物壽命延長(zhǎng)中的效果有限。

圖10. LCA模擬CR在TULP3-sirtuin-v-ATPase軸的作用機(jī)制

林圣彩團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年實(shí)驗(yàn)篩選成功發(fā)現(xiàn)了一種模擬熱量限制效果的物質(zhì)——石膽酸（LCA），并經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)分析揭示了石膽酸在小鼠、線蟲和果蠅模型中通過TULP3-sirtuin-v-ATPase-AMPK信號(hào)通路展現(xiàn)出的抗衰老作用。這一重要發(fā)現(xiàn)為長(zhǎng)壽藥物的開發(fā)奠定了新的理論基礎(chǔ)。

但目前石膽酸對(duì)人類健康和壽命的具體影響尚不明確，亟需進(jìn)一步研究來豐富人們對(duì)石膽酸的了解，研究人員提醒，高濃度石膽酸可能存在毒性，不建議擅自購(gòu)買或服用石膽酸。

云克隆公司助力科學(xué)研究，為廣大科研人員提供相關(guān)檢測(cè)試劑產(chǎn)品，相關(guān)靶標(biāo)核心貨號(hào)如下：

更多科研試劑，歡迎訪問云克隆官方網(wǎng)站：http://bitrings.com.cn/