从古到今,“长生不老”一直是人类梦寐以求的目标。随着科学技术的不断进步,我们逐渐认识到衰老是一个涉及复杂生物学过程和机制的现象。在影响衰老的因素中,除了基因、环境和生活方式外,肠道菌群也被认为是关键因素之一。
近年来,一种名为苯乙酰谷氨酰胺(PAGln)的肠道源性代谢物引起了广泛关注。研究表明,该代谢物与心血管和代谢性疾病有密切联系。最近,来自复旦大学的赵超教授和孙宁研究员在《Nature Aging》期刊上发表了一项重要研究,标题为《肠道微生物衍生的苯乙酰谷氨酰胺加速宿主细胞衰老》。该研究发现,随着年龄的增长,肠道微生物群的变化导致了老年人中PAA及其下游代谢产物PAGln的增加。
研究结果显示,PAGln通过激活ADR-AMPK信号通路,诱导线粒体功能障碍和DNA损伤。此外,在体内阻断ADRs或采用清除衰老细胞的疗法可以有效阻止PAGln引起的细胞衰老,这为新时代的抗衰老疗法提供了新的方向。
根据一项包括132名年龄在22岁至104岁之间健康个体的血浆样本的Q300全定量代谢组学分析,研究发现PAGln的水平与年龄呈显著正相关,且其前体代谢物PAA在老年人群中明显增高。验证工作进一步确认了这一结果在包含80名健康个体和2957名个体的多组学参考数据中也适用。
针对肠道微生物的分析表明,老年组的微生物特征发生了显著性变化,这些变化与血浆PAA和PAGln水平的变化趋势相似。从宏基因组学的研究中,我们发现与PAA产生相关的基因随着年龄增长和血浆PAA和PAGln水平呈正相关,表明老年个体的微生物群在PAA生成能力上更为强劲。
在细胞实验中,长期暴露于不同浓度的PAGln会使非永生化的原代细胞(如HUVECs和IMR-90)发生衰老。在体内实验中,将PAGln注入小鼠体内后,观察到肾脏和肺部出现细胞衰老,并伴随着肾功能下降和肺部纤维化的标志性变化,进一步证明了PAGln能够加速细胞衰老。
此外, PAGln处理导致线粒体功能下降,其处理相关的信号通路明显受损。通过实验发现,PAGln能够激活ADRs并提升细胞内cAMP水平,从而引发AMPK的激活,这一过程与线粒体的功能调节密切相关。使用AMPK抑制剂发现,AMPK的激活对PAGln所引起的线粒体损伤是至关重要的。
最后,通过使用卡维地洛等非选择性β/α1-受体阻滞剂,可以有效抑制PAGln诱导的细胞衰老。这为以肠道微生物群和PAGln为靶点开发的抗衰老药物提供了新的策略。
综上所述,本研究深入探讨了肠道微生物群变化如何加速细胞衰老的机制。通过调节肠道微生物群和抑制相关信号通路,有望为延缓衰老过程、提升生活质量提供新的可能性。在这一过程中,利来国际致力于推动生物医疗领域的研究与应用,为抗衰老疗法的开发提供全方位支持。