Science：饑餓會(huì )影響基因表達，從而影響攝食行為和衰老

雖然人們早就知道，限制食物攝入量可減緩包括人類(lèi)在內的多種動(dòng)物的衰老，但據發(fā)表在國際期刊《科學(xué)》雜志的最新論文，美國密歇根大學(xué)的研究表明，可能饑餓感本身就足以減緩衰老。

近年來(lái)，越來(lái)越多的研究表明，飲食限制（Dietary restriction，DR）可以有效延長(cháng)壽命，并延緩跨物種的衰老相關(guān)疾病。

有趣的是，飲食限制帶來(lái)的延壽效應不僅來(lái)自于能量攝入的減少，還與動(dòng)物本身的某些機制有關(guān)。

2023年5月，密歇根大學(xué)的研究人員在國際學(xué)術(shù)期刊 Science 上發(fā)表題為：Effects of hunger on neuronal histone modifications slow aging in Drosophila 的研究論文。

這項研究表明，飲食限制帶來(lái)生理益處的原因并不在于營(yíng)養的多寡，而是在于因食物短缺而產(chǎn)生的饑餓感。更簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是，饑餓感本身就足以延緩衰老。

研究團隊表示，饑餓會(huì )促使大腦表觀(guān)基因組發(fā)生變化，影響基因表達，從而影響攝食行為和衰老。

對于動(dòng)物而言，饑餓感是一種古老而強大的驅動(dòng)力。因此，飲食對衰老和行為的影響或可歸結于一種在廣泛物種中存在的生物響應機制。然而，這種“饑餓信號通路”的分子性質(zhì)以及它們如何調節動(dòng)物的生理和行為仍是未知的。

許多動(dòng)物，包括人類(lèi)，都會(huì )產(chǎn)生對蛋白質(zhì)的渴求。而在2021年3月，密歇根大學(xué)許獻忠教授和華中科技大學(xué)劉劍峰教授合作在 Nature Aging 期刊發(fā)表的研究論文顯示，僅食物氣味就可以將飲食限制誘導的線(xiàn)蟲(chóng)壽命延長(cháng)效果減弱一半【2】。

這項觀(guān)察結果促使研究人員進(jìn)一步測試編碼尋找食物動(dòng)機的神經(jīng)狀態(tài)是否足以減緩衰老，而不依賴(lài)于可能導致的營(yíng)養攝入的任何變化。

在這項發(fā)表于 Science 的最新研究中，為了驗證這一點(diǎn)，研究團隊使用幾種方法誘導果蠅產(chǎn)生饑餓感。第一種方法是改變測試食物中支鏈氨基酸（BCAA）的含量，然后讓果蠅自由地吃酵母或含糖食物。喂食低BCAA食物的果蠅消耗的酵母比喂食高BCAA食物的果蠅消耗的酵母多于糖。這種對酵母而不是糖的偏好是用來(lái)衡量果蠅饑餓感的一個(gè)指標。

支鏈氨基酸（BCAA）的攝入量影響果蠅的壽命

有趣的是，與高BCAA果蠅相比，盡管低BCAA果蠅消耗了更多的熱量和更多的總蛋白質(zhì)，但它們的壽命明顯更長(cháng)。也就是說(shuō)，減少飲食中的BCAA可以使果蠅產(chǎn)生饑餓感，而這種饑餓感可以促進(jìn)果蠅進(jìn)食并延長(cháng)其壽命。

不僅如此，為了觀(guān)察饑餓感的直接效應，研究團隊使用了光遺傳學(xué)技術(shù)，當果蠅暴露在紅光下時(shí)，其體內與饑餓驅動(dòng)相關(guān)的神經(jīng)元會(huì )被激活。雖然這些果蠅消耗的食物是沒(méi)有暴露在光刺激下的果蠅的兩倍，但它們的壽命更長(cháng)。

饑餓感的本身就足以延長(cháng)壽命

基于上述結果，研究團隊推測，饑餓感可以通過(guò)某種分子機制促進(jìn)攝食和延長(cháng)壽命。研究團隊發(fā)現，果蠅神經(jīng)元的特定亞群利用BCAA代謝來(lái)修飾神經(jīng)元組蛋白乙酰體，而限制BCAA攝入可以促進(jìn)果蠅進(jìn)食并延長(cháng)其壽命。

進(jìn)一步研究顯示，饑餓感通過(guò)急劇增加組蛋白H3.3的表達量來(lái)刺激果蠅進(jìn)食，而長(cháng)時(shí)間的饑餓似乎改變了食欲調節的設定點(diǎn)，從而對衰老產(chǎn)生有益的影響。

膳食BCAA改變組蛋白乙?；徒M蛋白H3豐度

該論文的通訊作者 Scott Pletcher 博士表示，與之前的飲食限制研究的觀(guān)點(diǎn)不同，食物營(yíng)養的多寡并不是導致飲食限制益處的關(guān)鍵，饑餓感本身就足以延長(cháng)壽命——動(dòng)機狀態(tài)本身就是衰老的決定性驅動(dòng)因素。

總而言之，這項發(fā)表在 Science 的研究證明，饑餓感可以影響果蠅大腦中特定基因的表達水平，從而影響它們的進(jìn)食行為和衰老過(guò)程。當然，作者也指出，在將這些發(fā)現應用于人類(lèi)之前，應該謹慎行事，但有理由期望這一機制可能在廣泛的物種中存在。