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多吃糖真的會加速衰老嗎?或不吃糖(泛指碳水化合物)真的會抗衰老嗎?

2018-07-26美食

抗衰延壽,一直都是一個復合結構的詞語:抗衰,和延壽。

但是可能出於人類美好的願望,也可能是對抗衰物質的研究中,這倆一直同時出現,抗衰延壽便漸漸成了一個詞。

抗衰≈延壽?抗衰≠延壽!

近日,來自英國劍橋巴布拉漢姆研究所的研究團隊在生物學權威期刊上發表論文,狠狠劈斷了「抗衰」和「延壽」這對連體嬰,並展示了透過同一種抗衰幹預導向「抗衰」、「延壽」兩種不同結果的神奇現象 [1]。

抗衰,其主要目標是在生命晚年能擁有健康的身體、不遜於年輕人的精力、體力、記憶力等;延壽,其主要目標就簡單粗暴得多:延長生存時間。

雖然人人都希望既能生存期長長又能活得高質素,但古人雲:抗衰,我所欲也;延壽,亦我所欲也。二者不可得兼,舍延壽而取抗衰者也(不是)。在發展至今已經浩如星海的抗衰物質中,能透過動物實驗被公認可以延壽的不過寥寥,其他的紛紛選擇「舍延壽而取抗衰」。

這個退而求其次的名單裏,不乏我們常見的明星抗衰物質:如二甲雙胍、魚油、綠茶萃取物等[2]。雖然「我」不能延長生存時間,但是在「我」的幹預下,實驗動物老年能健健康康活蹦亂跳,誰能說我不是一款好抗衰藥呢?

在剛剛發表的這篇【PLOS BIOLOGY】裏,研究者們則是發現了更極端的案例—— 半乳糖

酵母是抗衰老研究中套用到的最簡單的模式生物,作為單細胞真核生物的它,生命不過5-14天,在這不到2周的生命裏,它們的主要工作就是勻速分裂出新的小酵母出來, 當某個時間點這種分裂周期突然變得無比漫長,那就是這顆酵母邁入衰老、即將S亡的標誌,所以這個點就被稱為衰老進入點(SEP)。

圖註:正在分裂出新的小酵母的酵母

當邁過這個衰老進入點後,酵母不僅「工作困難」,還真實地解釋了什麽叫整個細胞都不好了: 細胞膨脹、線粒體破碎及功能障礙、液泡酸度失衡、核孔破壞核仁擴張和蛋白質氧化等。

除了生命軌跡單調,酵母的飲食也相當單一——只有糖。當把兩個簡單的事物聯系起來,這次研究者們決定給酵母換換飲食。他們精心挑選了 葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、棉子糖與半乳糖混合餐,及醋酸鹽 這6種不同食譜,看酵母能看在哪一款「心動食譜」的面子上能活得長一點。

圖註:1葡萄糖2果糖3半乳糖4蔗糖5棉子糖6醋酸鹽,123是3種常見的單糖,4是常見的雙糖,5是由一分子半乳糖一分子葡萄糖和一分子果糖組成的三糖,6是最特殊的一種

事實證明,酵母對哪一款食譜的面子都不想給……但是,研究者們還是在半乳糖中發現了神奇的現象:它 不能延壽,甚至最多能讓酵母折壽17% [3] ,但是它餵養的酵母一直不會到達衰老進入點,產仔速度絲毫不受年齡影響,一直健康工作到生命結束!

圖註:一般酵母都吃葡萄糖,半乳糖能讓酵母折壽高達17%,也能讓酵母保持年輕

這種不延壽(甚至折壽),但是更健康的情況引起了研究者們的興趣,於是他們接下來又去從更細節的方向去挖掘半乳糖對酵母的奇特抗衰效果。

酵母衰老,追根究底還是因為基因表現發生了變化。透過對不同食譜酵母進行基因表現分析,研究者們發現,所有食譜中的酵母 隨著年齡的增長,其基因表現都有所改變,但是半乳糖或摻了一半半乳糖食譜中,這種變化振幅小很多。

圖註:藍色代表上調紅色代表下調,葡萄糖(左)、半乳糖(中)和果糖(右)環境中的酵母在年齡增長中,點越集中,基因表現改變越小

當對這些晚年在不同食譜中表達存在差異的基因進行逐個甄別,研究者們又找到了一些差異更顯著的基因:比如 與線粒體呼吸作用相關的基因, 與此相對應的就是,其他食譜裏的酵母存在線粒體破碎及功能障礙等現象,而半乳糖食譜組沒有;

除此之外,還有一段名為 ChrXIIr的染色體片段, 其他組中,ChrXIIr片段會隨著酵母年齡的增長不斷積累,導致核糖體DNA的不穩定,並可以作為酵母衰老的主要驅動因素[4],但半乳糖組中就沒有類似改變。

圖註:半乳糖組與其他組之間存在衰老差異的原理

總之,從現象到機制,研究者們都證明了半乳糖食譜對酵母獨立於延長生存期的抗衰作用。至此,強效抗衰、但完全不延壽的一種幹預方法新鮮出爐!

但真正有意思的還在後面。

因為本項研究中改變的是酵母的食物種類,也能算是一種飲食限制類的幹預方法,這讓研究者們想到了查閱的相關資料: 之前研究中能大幅延長酵母生存期的抗衰幹預手段好像也有飲食限制哎!

不同的是,那種飲食限制改變的不是食物種類,而是攝入的熱量。 當葡萄糖攝入量從2%降低到0.5%,酵母的壽命能延長30%-40% [5]!同一大類的幹預手段,卻產生了兩種或改變衰老軌跡、或延長生存期,並列不悖的幹預效果,令人嘖嘖稱奇。

圖註:葡萄糖食譜的熱量限制能大幅延長酵母的生存期[6]

這項研究帶來的半乳糖抗衰效果的確誘人,葡萄糖食譜的熱量限制帶來的延壽效果也超乎想象,畢竟,誰不想既健康活力又壽命長長?但是,能套用到酵母的這種「極限操作」並不適合人類。

本文的研究者們在文末特意警告, 用半乳糖替代主要熱量來源對人類來說是不現實也沒有用的! 先前的其他研究證明,半乳糖雖然在日常飲食中非常常見,人們對它產生的影響也存在爭議,但大部份文獻和學者還是認為,半乳糖會促進哺乳動物衰老[7-8]。

圖註:常見的復函半乳糖的食物,成年人最好控制攝入量不要過多

所以,身而為人,還是得乖乖吃澱粉、葡萄糖等,酵母身上的抗衰延壽效果再香,也不能用半乳糖取代自己的飲食。

但是,想將抗衰和延壽分成兩個小目標分別達成也並非不可能。

首先,不同的抗衰物質或幹預手段有不用的作用效果,有的主打一個延壽,而有的專門抗衰。想要面面俱到不妨多加嘗試,有那麽多抗衰極客選擇每天大把大把「吃藥」,或許也是這樣的想法;

其次,同一種抗衰物質或幹預手段在不同的情境下,也可能產生不同的作用效果。比如,前段時間派派報道的硫化氫氣體,就能對線蟲產生和飲食限制對酵母類似的神奇影響:幼年期幹預主要負責延壽,而成年期幹預主要負責抗衰[9]。

隨著對衰老生物學的不斷研究,能產生不同方向幹預效果的抗衰物質只會越來越多,「抗衰」和「幹預」這兩個概念也會越來越具有區分度。

或許有一天,因為衰老生物學發展高速進步,這兩個概念會慢慢徹底割裂開來;但終有一天,當衰老生物學完成了高度成熟的蛻變,這兩個概念說不定又會因為能同時實作而再次合體呢?

—— TIMEPIE ——

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參考文獻

[1] Dorottya HorkaiID, Hanane Hadj-MoussaID, Alex J. WhaleID, Jonathan Houseley. (2023). Dietary change without caloric restriction maintains a youthful profile in ageing yeast. PLoS Biol 21(8): e3002245. https:// doi.org/10.1371/journal .pbio.3002245

[2]https://www. nia.nih.gov/research/da b/interventions-testing-program-itp/supported-interventions

[3] Liu, P., Young, T. Z., & Acar, M. (2015). Yeast Replicator: A High-Throughput Multiplexed Microfluidics Platform for Automated Measurements of Single-Cell Aging. Cell reports, 13(3), 634–644. https:// doi.org/10.1016/j.celre p.2015.09.012

[4] Andre Zylstra, Dorottya Horkai, Hanane Hadj-Moussa, Baptiste Piguet, Jonathan Houseley. (2022). Senescence in yeast is associated with chromosome XII cleavage rather than ribosomal DNA circle accumulation. bioRxiv, 500009. https:// doi.org/10.1101/2022.07 .14.500009

[5] Kaeberlein, M., Powers, R. W., 3rd, Steffen, K. K., Westman, E. A., Hu, D., Dang, N., Kerr, E. O., Kirkland, K. T., Fields, S., & Kennedy, B. K. (2005). Regulation of yeast replicative life span by TOR and Sch9 in response to nutrients. Science (New York, N.Y.), 310(5751), 1193–1196. https:// doi.org/10.1126/science .1115535

[6] Lin, S. J., Kaeberlein, M., Andalis, A. A., Sturtz, L. A., Defossez, P. A., Culotta, V. C., Fink, G. R., & Guarente, L. (2002). Calorie restriction extends Saccharomyces cerevisiae lifespan by increasing respiration. Nature, 418(6895), 344–348. https:// doi.org/10.1038/nature0 0829

[7] Alam, Y. H., Kim, R., & Jang, C. (2022). Metabolism and Health Impacts of Dietary Sugars. Journal of lipid and atherosclerosis, 11(1), 20–38. https:// doi.org/10.12997/jla.20 22.11.1.20

[8] Azman, K. F., & Zakaria, R. (2019). D-Galactose-induced accelerated aging model: an overview. Biogerontology, 20(6), 763–782. https:// doi.org/10.1007/s10522- 019-09837-y

[9] Vintila, A. R., Slade, L., Cooke, M., Willis, C. R. G., Torregrossa, R., Rahman, M., Anupom, T., Vanapalli, S. A., Gaffney, C. J., Gharahdaghi, N., Szabo, C., Szewczyk, N. J., Whiteman, M., & Etheridge, T. (2023). Mitochondrial sulfide promotes life span and health span through distinct mechanisms in developing versus adult treated Caenorhabditis elegans. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 120(32), e2216141120. https:// doi.org/10.1073/pnas.22 16141120