對于自然生命而言，衰老是不可避免的。隨著年齡的增長，人的各項(xiàng)身體機(jī)能會不斷衰弱，具體表現(xiàn)為肌肉衰退、記憶力變差以及認(rèn)知能力減弱等等。所幸，科學(xué)的發(fā)展促進(jìn)對衰老的認(rèn)知，并以此對抗衰老。近年來，煙酰胺、二甲雙胍以及亞精胺等化合物均被證實(shí)可以延緩機(jī)體衰老的進(jìn)程。其中，亞精胺最早于精液中發(fā)現(xiàn)，也因此得名，當(dāng)然，亞精胺并非只存在于精液中，它也存在于人體其他組織和細(xì)胞中。近年來的研究表明亞精胺具有多種神奇的功效，包括且不限于抗衰老、抗癌、保護(hù)心血管、改善高血壓、增強(qiáng)免疫力以及預(yù)防老年癡呆等等。例如，2009年一篇發(fā)表在 Nature Cell Biology 上的論文 【1】 就表明， 亞精胺能夠引發(fā)細(xì)胞自噬，從而延長多種模式生物的壽命。2021年4月13日，德國柏林自由大學(xué)的研究人員在 Cell 子刊 Cell Reports 期刊上發(fā)表題為： eIF5A hypusination, boosted by dietary spermidine, protects from premature brain aging and mitochondrial dysfunction 的研究論文 【2】 。這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在果蠅大腦中，真核生物翻譯起始因子eIF5A的羥丁賴氨酸修飾 （hypusination） 水平會隨著年齡的增長而下降。有趣的是， 在食用亞精胺之后，這些成年果蠅的eIF5A-hypusination水平將得到提高，線粒體障礙和大腦過早衰老均得到改善。大腦與其他器官系統(tǒng)類似，隨著年齡的增長，其功能也會逐漸衰退，具體表現(xiàn)為記憶力、注意力、決策速度和運(yùn)動協(xié)調(diào)能力的下降。此前對大腦進(jìn)行的分子和細(xì)胞水平的研究揭示了大腦的線粒體功能障礙在衰老過程中尤為明顯。由此看來，隨著年齡的增長，維持腦細(xì)胞的線粒體完整性和代謝功能可能是維持健康腦功能的關(guān)鍵。最近在膳食中添加亞精胺 （spermidine） 已經(jīng)成為了一種延緩衰老的保護(hù)策略，并被證實(shí)可以在衰老果蠅中延緩年齡誘導(dǎo)的記憶形成障礙。在此項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)亞精胺可以維持果蠅衰老大腦中的線粒體蛋白豐度，并保護(hù)其正常功能。緊接著，研究人員通過RNA測序分析 （RNA-seq） 對15天齡果蠅的大腦進(jìn)行轉(zhuǎn)錄分析，由此確定亞精胺的效應(yīng)是通過轉(zhuǎn)錄后機(jī)制實(shí)現(xiàn)的。亞精胺促進(jìn)果蠅大腦線粒體的蛋白質(zhì)豐度
值得一提的是，在機(jī)體中，亞精胺除了扮演其他角色外，還是真核翻譯起始因子5A （eIF5A） 的羥丁賴氨酸修飾 （hypusination） 合成的氨基丁基供體，而羥丁賴氨酸修飾可以通過促進(jìn)某些mRNA的有效翻譯延伸來調(diào)節(jié)翻譯和蛋白質(zhì)組學(xué)特征?；诖?，研究團(tuán)隊(duì)也觀察到亞精胺與eIF5A的功能狀態(tài)特別相關(guān)。研究人員發(fā)現(xiàn)，成年果蠅中的eIF5A的羥丁賴氨酸修飾會隨著年齡的增長而減少。 在果蠅中年 （mid-age） 之前往其食物中添加亞精胺，可以增強(qiáng)eIF5A的羥丁賴氨酸修飾水平。亞精胺可以增強(qiáng)eIF5A的羥丁賴氨酸修飾水平
那么eIF5A的羥丁賴氨酸修飾水平又如何與線粒體功能以及大腦衰老聯(lián)系起來呢？對此，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了四種不同的基因型的果蠅，這些果蠅的羥丁賴氨酸修飾水平均受到抑制，并表現(xiàn)出年齡相關(guān)的線粒體呼吸障礙和記憶形成缺陷。這意味著，足夠的羥丁賴氨酸修飾對保持果蠅大腦中的線粒體功能是至關(guān)重要的。并且，這一效應(yīng)是通過影響線粒體蛋白質(zhì)組表達(dá)水平來實(shí)現(xiàn)的。減少eIF5A的羥丁賴氨酸修飾水平將降低線粒體的呼吸作用
除此之外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，亞精胺的抗衰老作用依賴于eIF5A-hypusination，當(dāng)與羥丁賴氨酸修飾相關(guān)的基因被突變或敲低后，果蠅將不再受益于亞精胺。CG8005敲低后的大腦全局蛋白質(zhì)組學(xué)顯示線粒體的氧化磷酸化和核糖體均減少
本研究的模式圖
總而言之，這項(xiàng)研究通過對模式動物果蠅大腦的深度分析證實(shí)：（1）亞精胺在大腦老化過程中促進(jìn)線粒體的蛋白豐度和功能；（2）大腦中的hypusination水平隨年齡的增長而降低，但在中年之前可以通過飲食亞精胺來維持；（3）遺傳性hypusination水平衰減對線粒體的功能和蛋白質(zhì)組成有顯著的影響；（4）遺傳性hypusination水平衰減消除了亞精胺的抗衰老效應(yīng)。如今，越來越多的研究表明衰老不應(yīng)該被認(rèn)為是一個自然過程，而是一種疾病，既然是疾病，那么就可以針對性治療，甚至逆轉(zhuǎn)?？茖W(xué)的發(fā)展使得人類能夠不斷探索和認(rèn)識衰老的奧秘。論文鏈接： 1. https://www.nature.com/articles/ncb1975/2. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.108941

關(guān)鍵詞:

羥丁賴氨酸,亞精胺,線粒體,精液,壽命,大腦,早衰

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網(wǎng)址: Cell子刊：這種于精液中發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)，可預(yù)防大腦早衰、延長壽命 http://www.u1s5d6.cn/newsview807815.html