近年来,研究表明身体器官之间的通讯线路是衰老的关键调节因素。当这些线路正常工作时,器官和系统能够协同运作;但随着年龄增长,通讯线路恶化,器官无法获得所需的分子和电信息。圣路易斯华盛顿大学医学院的一项新研究在小鼠身上发现了一条连接大脑和身体脂肪组织的关键通讯通路,该通路对全身能量产生至关重要。研究显示,这一反馈循环的逐渐恶化会导致自然衰老相关的健康问题。该研究发表在《细胞代谢》杂志上,为开发延缓衰老的干预措施提供了新思路。
研究人员在大脑下丘脑背内侧发现了一组特定神经元,它们活跃时会向脂肪组织发送信号以释放能量。通过遗传和分子方法,研究人员对小鼠进行编程,使其在达到一定年龄后持续开放这一通讯途径。结果发现,这些小鼠体力更活跃,表现出延迟衰老的迹象,并且比正常衰老的小鼠寿命更长。资深作者、华盛顿大学发育生物学教授今井信一郎博士表示:“我们展示了一种通过操纵大脑重要部分来延缓小鼠衰老和延长健康寿命的方法。在哺乳动物中显示这种效应是对该领域的重要贡献,过去类似研究主要在蠕虫和果蝇中进行。”
这些神经元产生一种关键蛋白质——Ppp1r17。当该蛋白质存在于细胞核中时,神经元活跃并刺激交感神经系统,控制身体的“战斗或逃跑”反应。作为该反应的一部分,下丘脑神经元引发一系列事件,触发控制白色脂肪组织的神经元,使脂肪组织释放脂肪酸到血液中,为身体活动提供能量。同时,脂肪组织还释放一种名为eNAMPT的酶,返回下丘脑,为大脑提供燃料。这一反馈循环为身体和大脑提供能量,但会随时间减慢。随着年龄增长,Ppp1r17倾向于离开神经元细胞核,导致下丘脑信号减弱,脂肪组织神经支配减少,脂肪堆积,体重增加,能量供应下降。
研究人员通过遗传方法将Ppp1r17保留在老年小鼠下丘脑神经元细胞核中,发现这些小鼠体力活动增加(轮式跑步次数增多),寿命延长。直接激活这些神经元也观察到类似抗衰老作用。典型实验室小鼠最高寿命约900-1000天(约2.5年)。研究中,所有正常衰老对照小鼠在1000天龄时死亡,而接受干预的小鼠寿命延长60-70天(约7%)。对于人类,75岁寿命延长7%相当于多活约5年。干预小鼠在老年时更活跃,皮毛更厚更亮,表明健康状况更好。
今井团队正在研究维持下丘脑-脂肪组织反馈回路的方法,包括补充eNAMPT。eNAMPT由脂肪组织产生,包装在细胞外囊泡中返回大脑。研究表明,在细胞外囊泡中施用eNAMPT可增加小鼠下丘脑细胞能量水平,延长寿命。今井说:“我们期待继续研究如何维持这一中央反馈回路,以延长健康和寿命。”