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《Aging Cell》:北京大学重磅综述,系统梳理延长寿命的内源性代谢物

 

 

衰老是一个由遗传、环境和代谢因素共同驱动的复杂生物学过程。近年来,随着对衰老机制研究的深入,科学家发现内源性代谢物——这些小分子代谢中间产物和终产物——不仅是细胞能量代谢的"燃料",更是调控寿命和健康的"信号分子"。

不久前北京大学韩敬东教授团队发表于《Aging Cell》的综述文章系统总结了多种内源性代谢物在延缓衰老、延长寿命中的作用机制与研究进展,揭示了代谢干预在抗衰老治疗中的巨大潜力[1]。

代谢物:衰老调控的关键媒介

代谢失调是衰老的核心标志之一。从单细胞酵母到哺乳动物,限制热量摄入或降低胰岛素/IGF-1信号通路都能显著延长寿命。这些干预措施通过改变内源性代谢物的水平,进而影响表观遗传修饰、蛋白质稳态和细胞应激反应。与合成药物不同,内源性代谢物具有天然的优势:它们能同时调节多个衰老相关通路(包括mTOR、AMPK、自噬和线粒体功能),且通常具有良好的生物相容性和较低的毒性。

正如该综述所强调的,这些代谢物通过七大类机制发挥抗衰老作用:营养感应与生长信号调节、线粒体功能与生物能量学、自噬与蛋白质稳态、表观遗传调控与一碳代谢、氧化还原稳态与应激抵抗、炎症与免疫调节,以及细胞衰老与命运决定。

这些代谢物都是针对衰老的7大机制发挥作用(参考资料[1])
这些代谢物都是针对衰老的7大机制发挥作用(参考资料[1])

关键代谢物的延寿效应

1. 牛磺酸:神经与线粒体的守护者

牛磺酸是一种含硫氨基酸,具有渗透调节、抗氧化与抗炎功能。动物研究表明,补充牛磺酸可改善老年小鼠的空间记忆,减轻光老化皮肤损伤。

然而,其在人类衰老过程中的变化存在争议:有研究显示血液牛磺酸水平随年龄下降,另一些研究则未发现一致趋势。这表明牛磺酸的作用可能具有种群与个体特异性,需进一步开展人群研究明确其应用价值。

2. 甜菜碱:运动模拟物的抗衰老潜力

甜菜碱作为甲基供体与渗透剂,在多种模式生物中表现出延寿效果。在蠕虫中,甜菜碱通过激活DAF-16/FOXO通路与自噬延长寿命;在老年小鼠中,它改善肌肉功能、提升线粒体呼吸能力。

刘光慧团队最新研究发现,运动后血液甜菜碱水平升高,而补充甜菜碱可模拟运动的部分益处,抑制炎症信号、减少细胞衰老标记物。然而,高剂量甜菜碱可能升高胆固醇水平,其长期安全性需进一步评估。

3. 亚精胺:自噬驱动的多效保护剂

亚精胺是一种天然多胺,其水平随年龄下降。补充亚精胺在酵母、蠕虫、果蝇和小鼠中均能延长寿命,并保护心脏、肝脏功能,增强认知能力。其机制主要依赖于激活自噬与线粒体质量控制。

临床研究表明,长期补充可能提升血液亚精胺水平,但其对大脑衰老的影响复杂,需结合血脑屏障通透性进行系统评估。

亚精胺抗衰老机制
亚精胺抗衰老机制

4. α-酮戊二酸:能量代谢的调节枢纽

α-酮戊二酸是三羧酸循环的关键中间体。在蠕虫中,它通过抑制ATP合酶、激活自噬通路延长寿命约50%。在小鼠中,α-酮戊二酸减轻系统炎症、改善骨关节健康。

尽管已有含α-酮戊二酸的补充剂在小型人群中显示降低表观遗传年龄,其独立作用仍需大规模临床试验验证。

5. NAD+:衰老代谢网络中的核心调节器

NAD+是所有活细胞中至关重要的氧化还原辅酶,直接参与三羧酸循环和氧化磷酸化,是线粒体产生ATP的核心。

除了能量代谢,它还作为多种关键酶的底物或辅因子:去乙酰化酶(Sirtuins)、聚腺苷二磷酸核糖聚合酶(PARPs)、环ADP核糖合成酶(CD38)等。

研究表明,NAD+水平在多个物种(包括人类)的组织中随年龄增长而显著下降。这种下降与线粒体功能障碍、慢性炎症、代谢失调和多种年龄相关疾病(如神经退行性疾病、心血管疾病)的发生密切相关。

6. 其他代谢物:机制多样性与争议

肌醇:参与胰岛素信号与神经连接,在蠕虫中通过调控PI3K/AKT通路延寿,但在哺乳动物大脑中其水平与认知功能的关系复杂。

维生素D与B12:维生素D在蠕虫中通过应激反应通路延寿,但在人类中补充效果有限;维生素B12缺乏与衰老标志相关,但其单独补充的抗衰老效应尚未明确。

支链氨基酸(BCAAs):其作用存在矛盾,一方面激活mTOR促进衰老,另一方面在特定条件下支持线粒体功能,提示其效应高度依赖剂量。

海藻糖与神经酰胺:海藻糖在蠕虫中通过自噬延寿,但在果蝇中高剂量缩短寿命;神经酰胺积累促进衰老,但其特定类型在皮肤中可能具有保护作用。

实验室到临床:挑战与展望

尽管内院代谢物在无脊椎动物与啮齿类中获得了喜人的证据,但内源性代谢物在人类衰老干预中的应用仍面临多重挑战:

物种差异:

许多代谢物在低等生物中效果显著,在哺乳动物中则表现不一,可能与代谢通路保守性有关。

个体异质性:

遗传背景、性别、肠道菌群、生活方式等因素均影响代谢物效应,需发展个性化干预策略。

安全性问题:

长期、高剂量补充可能干扰正常代谢,如甜菜碱影响血脂、BCAAs加重胰岛素抵抗等。

研究设计局限:

多数人类研究样本量小、干预时间短,缺乏硬终点(如寿命)数据,难以评估真实效益。

未来研究还需开展大规模随机对照试验,结合多组学技术评估代谢物对表观遗传年龄、功能衰老指标的影响;发展靶向递送系统,提高代谢物在特定组织(如大脑、肌肉)的利用度;探索组合干预策略,协同调控多条衰老通路,模拟饮食限制(如热量限制、氨基酸限制)的综合效益。

via pixabay
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从甜菜碱的甲基化调节到NAD+提升,从亚精胺的自噬激活到蛋氨酸限制的营养重编程,内源性代谢物作为进化保守的衰老调节因子,它们通过整合营养感应、能量代谢和细胞稳态等多个层面,兼具天然安全性、多靶点协同的优势,为抗衰老研究开辟了新路径。

国药赛诺根引进的口服衰老抑制剂瑞拓龄(RESTORIN)正是整合了多种内源性代谢物,多靶点多通路干预衰老。不仅在临床前实验中将小鼠寿命延长了三分之一,更显著延缓老年群体认知、体力、运动能力等多项身体关键机能指标的下降。

图片来自官网
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这一落地转化成功也告诉我们,转化应用必须建立在对代谢网络的深入理解、个体化风险效益评估以及严谨临床试验基础上。未来,代谢干预有望与基因治疗、药物开发相辅相成,共同推动健康长寿的科学愿景迈向现实。

 


 



参考资料:

[1]  Jiang, Y. & Han, J. J. Lifespan‐Extending endogenous metabolites. Aging Cell 25, e70371 (2026).






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