众所周知，限制卡路里可以改善健康，延长寿命，但它是如何做到的仍然是一个谜，尤其是它是如何保护大脑的。巴克大学的科学家们发现了一种名为OXR1的基因的作用，这种基因对饮食限制带来的寿命延长是必要的，对健康的大脑衰老也是必不可少的。
“当人们限制他们吃的食物的数量时，他们通常认为这可能会影响他们的消化道或脂肪堆积，但不一定是它如何影响大脑，”巴克博士后和该研究的第一作者肯尼斯威尔逊博士说，该研究于2024年1月11日在线发表在《自然通讯》上。“事实证明，这种基因在大脑中很重要。”
该团队还展示了饮食限制如何延缓衰老和减缓神经退行性疾病进展的详细细胞机制。这项在果蝇和人类细胞中进行的研究，还发现了减缓衰老和与年龄相关的神经退行性疾病的潜在治疗靶点。
“我们发现了一种神经元特异性反应，可以调节饮食限制对神经的保护作用，”巴克大学教授Pankaj Kapahi博士说，他是这项研究的共同资深作者。“间歇性禁食或热量限制等限制营养的策略可能会提高这种基因的水平，从而调节其保护作用。”
该研究的资深作者之一、巴克大学教授丽莎·埃勒比博士说:“这种基因是防止衰老和神经系统疾病的重要大脑恢复因素。”
理解响应的可变性注意饮食限制
该团队的成员此前已经展示了通过限制饮食来延长寿命和健康寿命的机制，但个体和不同组织对减少卡路里的反应存在很大差异，因此显然有许多尚未被发现的过程在起作用。这个项目的开始是为了理解为什么不同的人对饮食有不同的反应。
研究小组首先扫描了大约200种具有不同遗传背景的果蝇。这些果蝇在两种不同的饮食中长大，一种是正常饮食，另一种是饮食限制，只有正常营养的10%。研究人员发现，在饮食限制的情况下，有五种基因具有显著影响寿命的特定变异。其中，有两种在人类遗传学中有对应关系。
该团队选择了一种基因进行彻底探索，果蝇的“芥菜”(mtd)基因和人类和小鼠的“抗氧化1”(OXR1)基因。该基因保护细胞免受氧化损伤，但其功能机制尚不清楚。人类OXR1基因的缺失会导致严重的神经缺陷和过早死亡。在小鼠中，额外的OXR1可以提高肌萎缩性侧索硬化症(ALS)模型的存活率。
l脑老化、神经退化和寿命之间的联系
为了弄清楚神经元中活跃的基因是如何影响整体寿命的，研究小组做了一系列深入的测试。他们发现OXR1会影响一种叫做逆转录酶的复合物，逆转录酶是细胞蛋白质和脂质循环所必需的一组蛋白质。“逆转录因子在神经元中是一个重要的机制，因为它决定了所有进入细胞的蛋白质的命运，”威尔逊说。逆转录功能障碍与年龄相关的神经退行性疾病有关，这些疾病可以通过饮食限制来保护，特别是阿尔茨海默病和帕金森病。
总的来说，他们的结果讲述了饮食限制如何通过mtd/OXR1维持逆转录酶的作用来减缓大脑衰老的故事。卡帕希说:“这项工作表明，当营养物质有限时，参与细胞蛋白质再利用的逆转录途径在保护神经元方面起着关键作用。”研究小组发现，mtd/OXR1保留了逆转录功能，对神经元功能、健康的大脑衰老和饮食限制下的寿命延长是必要的。
“饮食正在影响这种基因。通过少吃，你实际上加强了细胞中蛋白质的分类机制，因为你的细胞增强了OXR1的表达。”
研究小组还发现，增加果蝇体内的mtd可以延长它们的寿命，这使得研究人员推测，在人类中，OXR1的过量表达可能有助于延长寿命。埃勒比说:“我们的下一步是确定在衰老过程中增加OXR1水平的特定化合物，以延缓大脑衰老。”
威尔逊说:“希望通过这项研究，我们能对大脑退化的原因有更多的了解。”
“饮食会影响你身体的所有过程，”他说。“我认为这项研究支持了遵循健康饮食的努力，因为你吃的东西会比你想象的更有影响。”
Kapahi是Juvify Bio的创始人和科学顾问委员会成员。其他作者没有利益冲突。