饮食限制是指在提供生物体充分的营养成分如必需氨基酸、维生素等,保证生物体不发生营养不良的情况下,限制每日摄取的总热量。

McCay等于1935年首次报道限制饮食可以延长大鼠寿命,迄今70余年来,大量实验已表明限制饮食是除遗传操作以外最强有力的延缓衰老方法,因此也被称为衰老研究领域最重大的发现。

但是饮食限制后影响长寿的途径仍然不明确,目前大多数研究都集中在营养限制能量代谢领域。

2022年11月2日,来自韩国成均馆大学、爱茉莉太平洋研发中心的科学家在Nature Communications发表题为"L-threonine promotes healthspan by expediting ferritin-dependent ferroptosis inhibition in C. elegans"的文章,该文章发现在饮食限制条件下秀丽隐杆线虫中的L-苏氨酸含量升高,且补充L-苏氨酸可延长其健康寿命

为了深入了解内源性代谢物的寿命和变化,研究人员首先使用秀丽隐杆线虫模型对饮食限制相关代谢物对寿命的影响进行了分类,发现几种代谢途径在饮食限制的线虫中发生了显著改变。有趣的是,升高最多的氨基酸苏氨酸会延缓衰老过程并将线虫的寿命延长18%,此外苏氨酸还改善了健康相关参数、平均速度以及身体协调能力。

随后研究人员试图寻找与年龄相关的代谢酶和涉及苏氨酸的代谢物的变化,发现苏氨酸含量随着年龄的增长而下降。此外,DReat-2动物表现出甘氨酸和高丝氨酸减少,它们是苏氨酸合成的前体。在DR和eat-2突变体中,苏氨酸代谢酶R102.4表达上调,苏氨酸分解酶F08F3.4表达下调。苏氨酸合成增加以及苏氨酸分解代谢减少导致苏氨酸丰度增加,这可能在秀丽隐杆线虫中充当长寿代谢物。

基于这些结果,研究人员分别从tdh/F08F3.4 RNAi、DR 和eat的交叉基因中选择了六个和两个常见的上调和下调基因,所有这些基因都被它们各自的RNAi克隆单独靶向。通过对这四种基因的RNAi诱导的寿命变化进行比较,发现tdh /F08F3.4 RNAi 和苏氨酸无法进一步延长ftn-1无效突变体下的寿命,表明保守的铁笼蛋白蛋白1(FTN-1) 对于苏氨酸介导的长寿至关重要。

总而言之,该实验表明在饮食限制下秀丽隐杆线虫中的L-苏氨酸升高,补充L-苏氨酸可延长其健康寿命。L-苏氨酸的补充和苏氨酸脱氢酶的缺失通过以铁蛋白依赖性方式减弱铁死亡来延长健康寿命,转录组学分析显示编码铁蛋白的FTN-1升高,也提示FTN-1是促进长寿的重要中介。

参考文献:

https://www.nature.com/articles/s41467-022-34265-x