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多吃糖真的会加速衰老吗?或不吃糖(泛指碳水化合物)真的会抗衰老吗?

2018-07-26美食

抗衰延寿,一直都是一个复合结构的词语:抗衰,和延寿。

但是可能出于人类美好的愿望,也可能是对抗衰物质的研究中,这俩一直同时出现,抗衰延寿便渐渐成了一个词。

抗衰≈延寿?抗衰≠延寿!

近日,来自英国剑桥巴布拉汉姆研究所的研究团队在生物学权威期刊上发表论文,狠狠劈断了「抗衰」和「延寿」这对连体婴,并展示了通过同一种抗衰干预导向「抗衰」、「延寿」两种不同结果的神奇现象 [1]。

抗衰,其主要目标是在生命晚年能拥有健康的身体、不逊于年轻人的精力、体力、记忆力等;延寿,其主要目标就简单粗暴得多:延长生存时间。

虽然人人都希望既能生存期长长又能活得高质量,但古人云:抗衰,我所欲也;延寿,亦我所欲也。二者不可得兼,舍延寿而取抗衰者也(不是)。在发展至今已经浩如星海的抗衰物质中,能通过动物实验被公认可以延寿的不过寥寥,其他的纷纷选择「舍延寿而取抗衰」。

这个退而求其次的名单里,不乏我们常见的明星抗衰物质:如二甲双胍、鱼油、绿茶提取物等[2]。虽然「我」不能延长生存时间,但是在「我」的干预下,实验动物老年能健健康康活蹦乱跳,谁能说我不是一款好抗衰药呢?

在刚刚发表的这篇【PLOS BIOLOGY】里,研究者们则是发现了更极端的案例—— 半乳糖

酵母是抗衰老研究中应用到的最简单的模式生物,作为单细胞真核生物的它,生命不过5-14天,在这不到2周的生命里,它们的主要工作就是匀速分裂出新的小酵母出来, 当某个时间点这种分裂周期突然变得无比漫长,那就是这颗酵母迈入衰老、即将S亡的标志,所以这个点就被称为衰老进入点(SEP)。

图注:正在分裂出新的小酵母的酵母

当迈过这个衰老进入点后,酵母不仅「工作困难」,还真实地解释了什么叫整个细胞都不好了: 细胞膨胀、线粒体破碎及功能障碍、液泡酸度失衡、核孔破坏核仁扩张和蛋白质氧化等。

除了生命轨迹单调,酵母的饮食也相当单一——只有糖。当把两个简单的事物联系起来,这次研究者们决定给酵母换换饮食。他们精心挑选了 葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、棉子糖与半乳糖混合餐,及醋酸盐 这6种不同食谱,看酵母能看在哪一款「心动食谱」的面子上能活得长一点。

图注:1葡萄糖2果糖3半乳糖4蔗糖5棉子糖6醋酸盐,123是3种常见的单糖,4是常见的双糖,5是由一分子半乳糖一分子葡萄糖和一分子果糖组成的三糖,6是最特殊的一种

事实证明,酵母对哪一款食谱的面子都不想给……但是,研究者们还是在半乳糖中发现了神奇的现象:它 不能延寿,甚至最多能让酵母折寿17% [3] ,但是它喂养的酵母一直不会到达衰老进入点,产仔速度丝毫不受年龄影响,一直健康工作到生命结束!

图注:一般酵母都吃葡萄糖,半乳糖能让酵母折寿高达17%,也能让酵母保持年轻

这种不延寿(甚至折寿),但是更健康的情况引起了研究者们的兴趣,于是他们接下来又去从更细节的方向去挖掘半乳糖对酵母的奇特抗衰效果。

酵母衰老,追根究底还是因为基因表达发生了变化。通过对不同食谱酵母进行基因表达分析,研究者们发现,所有食谱中的酵母 随着年龄的增长,其基因表达都有所改变,但是半乳糖或掺了一半半乳糖食谱中,这种变化幅度小很多。

图注:蓝色代表上调红色代表下调,葡萄糖(左)、半乳糖(中)和果糖(右)环境中的酵母在年龄增长中,点越集中,基因表达改变越小

当对这些晚年在不同食谱中表达存在差异的基因进行逐个甄别,研究者们又找到了一些差异更显著的基因:比如 与线粒体呼吸作用相关的基因, 与此相对应的就是,其他食谱里的酵母存在线粒体破碎及功能障碍等现象,而半乳糖食谱组没有;

除此之外,还有一段名为 ChrXIIr的染色体片段, 其他组中,ChrXIIr片段会随着酵母年龄的增长不断积累,导致核糖体DNA的不稳定,并可以作为酵母衰老的主要驱动因素[4],但半乳糖组中就没有类似改变。

图注:半乳糖组与其他组之间存在衰老差异的原理

总之,从现象到机制,研究者们都证明了半乳糖食谱对酵母独立于延长生存期的抗衰作用。至此,强效抗衰、但完全不延寿的一种干预方法新鲜出炉!

但真正有意思的还在后面。

因为本项研究中改变的是酵母的食物种类,也能算是一种饮食限制类的干预方法,这让研究者们想到了查阅的相关资料: 之前研究中能大幅延长酵母生存期的抗衰干预手段好像也有饮食限制哎!

不同的是,那种饮食限制改变的不是食物种类,而是摄入的热量。 当葡萄糖摄入量从2%降低到0.5%,酵母的寿命能延长30%-40% [5]!同一大类的干预手段,却产生了两种或改变衰老轨迹、或延长生存期,并行不悖的干预效果,令人啧啧称奇。

图注:葡萄糖食谱的热量限制能大幅延长酵母的生存期[6]

这项研究带来的半乳糖抗衰效果的确诱人,葡萄糖食谱的热量限制带来的延寿效果也超乎想象,毕竟,谁不想既健康活力又寿命长长?但是,能应用到酵母的这种「极限操作」并不适合人类。

本文的研究者们在文末特意警告, 用半乳糖替代主要热量来源对人类来说是不现实也没有用的! 先前的其他研究证明,半乳糖虽然在日常饮食中非常常见,人们对它产生的影响也存在争议,但大部分文献和学者还是认为,半乳糖会促进哺乳动物衰老[7-8]。

图注:常见的复函半乳糖的食物,成年人最好控制摄入量不要过多

所以,身而为人,还是得乖乖吃淀粉、葡萄糖等,酵母身上的抗衰延寿效果再香,也不能用半乳糖取代自己的饮食。

但是,想将抗衰和延寿分成两个小目标分别达成也并非不可能。

首先,不同的抗衰物质或干预手段有不用的作用效果,有的主打一个延寿,而有的专门抗衰。想要面面俱到不妨多加尝试,有那么多抗衰极客选择每天大把大把「吃药」,或许也是这样的想法;

其次,同一种抗衰物质或干预手段在不同的情境下,也可能产生不同的作用效果。比如,前段时间派派报道的硫化氢气体,就能对线虫产生和饮食限制对酵母类似的神奇影响:幼年期干预主要负责延寿,而成年期干预主要负责抗衰[9]。

随着对衰老生物学的不断研究,能产生不同方向干预效果的抗衰物质只会越来越多,「抗衰」和「干预」这两个概念也会越来越具有区分度。

或许有一天,因为衰老生物学发展高速进步,这两个概念会慢慢彻底割裂开来;但终有一天,当衰老生物学完成了高度成熟的蜕变,这两个概念说不定又会因为能同时实现而再次合体呢?

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参考文献

[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