Cell: 何以健康，唯有少食...
2020-02-28 生物技术君 生物技术君
北京时间2月28日，发表在《Cell》的这篇研究中，来自中国科学院动物研究所、中国科学院基因组研究所和美国Salk研究所等机构的联合科学家团队提供了迄今为止关于限制热量饮食对大鼠细胞影响最详实的报告。虽然热量限制的益处早已为人所知，但新研究结果表明，这种限制可以防止细胞途径的老化。
你想降低全身的炎症水平，延迟与年龄相关疾病的发生，并延长自己的寿命吗？那就少吃东西！这是一项最新研究得出的结论。此前，已有很多研究阐明了禁食与间歇性禁食带给健康的各种益处（参考文末的相关阅读），但其根本的方法都是通过限制热量的摄入。
北京时间2月28日，发表在《Cell》的这篇研究中，来自中国科学院动物研究所、中国科学院基因组研究所和美国Salk研究所等机构的联合科学家团队提供了迄今为止关于限制热量饮食对大鼠细胞影响最详实的报告。虽然热量限制的益处早已为人所知，但新研究结果表明，这种限制可以防止细胞途径的老化。
该研究联合通讯作者、Salk基因表达实验室教授Juan Carlos Izpisua Belmonte说：“众所周知，限制热量可以延长寿命，但我们现在在单细胞水平上证明了发生的所有变化如何带来这种改变。这为我们设定了新的目标，最终可能会实现通过药物来治疗人类衰老。”
衰老是许多人类疾病的最高风险因素，包括癌症、痴呆症、糖尿病和代谢综合征等。在动物模型中，热量限制已被证明是对抗这些年龄相关疾病最有效的干预措施之一。尽管研究人员知道随着机体的衰老，单个细胞会经历许多变化，但他们对限制热量摄入如何影响这些变化仍知之甚少。
在这项新研究中，Belmonte和他在中国开展研究的同事将摄入热量减少30%的大鼠与正常饮食大鼠进行了比较。这些动物从18月龄到27月龄的饮食都受到了控制。在人类中，这大致相当于一个人在50岁到70岁期间遵循热量限制饮食。
在饮食开始和结束时，研究团队从56只大鼠的40种细胞类型中分离并分析了总共168703个细胞。这些细胞来自脂肪组织、肝脏、肾脏、主动脉、皮肤、骨髓、大脑和肌肉。在每个分离的细胞中，研究人员使用单细胞基因测序技术来测量基因的活性水平。他们还观察了给定组织内细胞类型的总体组成。然后，他们对每种饮食中的老年大鼠和幼鼠进行了比较。
图片来源：Cell
研究人员观察到，随着时间推移，当正常饮食大鼠衰老时发生的许多变化在限制热量饮食组中没有发生；即使在老年时，限制热量饮食组动物的许多组织和细胞也与年轻大鼠的组织和细胞非常相似。总体而言，在正常饮食的大鼠组织中发现的与年龄相关57%的细胞组成变化在限制热量饮食组中没有出现。
该研究联合通讯作者、中国科学院动物研究所刘光慧研究员说：“这种方法不仅告诉我们限制热量摄入对这些细胞类型的影响，而且对衰老过程中在单细胞水平上发生的事情提供了最完整、最详细的研究报告。”
一些受饮食影响最大的细胞和基因与免疫、炎症和脂质代谢有关。几乎每个研究组织中的免疫细胞数量都随着对照组大鼠年龄的增长而显着增加，但限制热量的大鼠没有受到这种影响。在褐色脂肪组织中，热量限制饮食使许多抗炎基因的表达水平恢复到年轻动物的水平。
该研究联合通讯作者、中科院动物研究所曲静研究员说：“我们研究的主要发现是，通过热量限制可以系统地抑制衰老过程中炎症反应的增加。”
当研究人员将注意力集中在转录因子上时，其中一个因热量限制而发生改变。在23种不同类型的细胞中，转录因子Ybx1的水平被饮食改变。科学家们认为Ybx1可能是一种与年龄有关的转录因子，并计划对其影响进行更多的研究。
研究人员说：“常言道，‘人如其食’，我们发现这在很多方面都是正确的。随着年龄的增长，你细胞的状态显然取决于你与环境的互动，包括你吃什么和吃多少。”
该研究团队目前正试图利用这些信息来发现衰老药物靶点，并实施延长健康寿命的新策略。
*中国科学院动物研究所助理研究员马帅、中国科学院生物物理研究所助理研究员孙淑慧、首都医科大学宣武医院副研究员耿令令及中科院动物研究所研究员宋默识为该研究并列第一作者。
原始出处：
Shuai Ma，et al. Caloric Restriction Reprograms the Single-Cell Transcriptional Landscape of Rattus Norvegicus Aging. Cell. DOI: 10.1016/j.cell.2020.02.008
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