Science：血液牛磺酸缺乏驱动衰老

2023-06-14 生物探索 生物探索

衰老细胞衰老牛磺酸

Science：血液牛磺酸缺乏驱动衰老

美国45岁的科技富豪约翰逊（Bryan Johnson）身价破亿，为了重拾青春，每年花费约200万美元聘请30位专业医师为他打造“回春”计划。约翰逊日前把17岁儿子的一升血液注入体内，试图减缓老化速度，并且也把自己一升血液捐给70岁父亲，完成三代换血计划，但这种方法未获得科学证实。

图1 约翰逊及其儿子（图源：网络）
用年轻的血液来永葆青春，并非约翰逊首创，历史上有 “西方女性吸血鬼原型”之称的伊丽莎白·巴托里伯爵夫人堪称鼻祖。根据历史诉讼案记载，1610年，巴托里伯爵夫人和她的四个仆人共犯被控告虐待及杀害了上百个年轻女性。1610年底，三个仆人被判死刑，一个不知所踪，而巴托里伯爵夫人最终被减刑为终身监禁。相传，巴托里伯爵夫人为了永葆青春，只用纯洁少女的鲜血沐浴，且每次沐浴后都要喝下500ml鲜血，并称之为“内洗”。巴托里伯爵夫人直到60岁仍容颜不衰，甚至有年轻诗人因得不到女王青睐而举剑自杀。

图2 伊丽莎白·巴托里伯爵夫人油画（草图）（图源：维基百科）

 

那么，通过输入年轻血液来延迟衰老，有科学依据吗？其实，相关科学研究一直未曾中断。2005年，美国斯坦福大学博士后迈克尔·康博伊（Michael Conboy）与同事把年幼小鼠和年长小鼠的血管像连体婴儿一样联结起来，观察到年长小鼠的肌肉和肝脏再生效率变得更高，而幼鼠的情况则发生了反转，得出结论：年长小鼠血液中的某种物质能加速器官衰老，而幼鼠血液中的某种物质则使之再生[1]。

 

图3 小鼠异体共生试验（图源：[1]）

 

这种“异种共生”和输血实验带来的衰老延迟，又相继得到了多次验证。2011年，斯坦福大学托尼·维斯-科雷（Tony Wyss-Coray）牵头的跨国研究团队在Nature发表的研究成果表明幼鼠的血液能够刺激年长小鼠产生新的神经元[2]；2013年，美国布莱根妇女医院（BWH）的艾米·韦戈斯（Amy Wagers）和理查德·李（Richard Lee）领导的研究小组指出年轻的血液可以减轻年长小鼠的心脏肥大，改善年长小鼠的嗅觉，对脊髓也具再生效应，在某些针对记忆与学习能力的测试中提高年长小鼠的表现。

 

图4 Amy Wagers小鼠异体共生试验（图源：[3]）

 

年轻血液疗法抓住了公众的不老幻想，一些商业公司应运而生，其中最著名的要数美国Ambrosia。该初创公司可在洛杉矶、旧金山、休斯顿等多地提供基于年轻血液的输血服务，从年轻供体中抽取血液并进行过滤等处理，然后在“治疗期间”通过静脉多次注射到老年顾客体内。1000ml年轻血液的价格为8000美元，2000ml的价格为1.2万美元。Ambrosia甚至招募人员进行了临床试验，旨在探索年轻血液的神奇功效，却并未提供过有力数据。
Ambrosia的“生意”引发了美国食品和药物管理局（FDA）的密切关注。FDA发表声明表达了对该疗法的担忧，与其他血浆制品一样，这种花费数千美元的输血行为存在一定风险，包括过敏反应及传染病等，且\n“没有经过证实的临床益处”。简而言之：不知道有没有副作用，年轻血液中的有效成分不明。

 

图5 FDA声明（图源：FDA官网）

 

许多研究已经发现，血液携带的各种分子与衰老有关。但是，尚不确定这些分子是主动引导衰老过程，还是只是被动出现。年轻血液延缓衰老的有效成分引起了科学家的注意。如果一个分子是衰老的驱动力，那么恢复其年轻时的水平将推迟衰老并增加健康水平。

 

6月8日，哥伦比亚大学研究人员在Science发表了题为“Taurine deficiency as a driver of aging”的研究成果。此项研究发现血液中牛磺酸（体内产生的一种营养素）的缺乏推动了衰老，而牛磺酸补充剂可以改善健康并延长动物的寿命。

 

图6 补充牛磺酸可使动物更健康，寿命更长（图源：[4]）

 

在此项研究之前，研究人员在对骨质疏松症的研究中，发现牛磺酸在骨骼构建中发挥作用。其他研究人员发现血液中牛磺酸水平与免疫功能，肥胖和神经系统功能相关。他们意识到如果牛磺酸参与调节衰老过程，也许血液中的牛磺酸水平会影响整体健康和寿命。

 

此项研究分析了小鼠、猴子和人的血液中的牛磺酸水平，发现牛磺酸的丰富程度随着年龄的增长而大幅下降。在人身上，60岁的人的牛磺酸水平只有5岁儿童的三分之一左右。随后，研究人员将250只14个月大的雌性和雄性小鼠均分两组，一组喂食牛磺酸，一组喂食对照溶液。在实验结束时，研究人员发现，牛磺酸使雌性小鼠的平均寿命增加12%，雄性增加10%。对于小鼠来说，这意味着多了三到四个月，相当于人类的七到八年。

 

随后，研究人员对中年时补充牛磺酸是否可改善动物老年时的健康状况进行了深入探索。

 

首先，研究人员测量了小鼠的各种健康参数，发现在2岁（人类60岁）时，补充了一年牛磺酸的动物，在几乎所有方面都比未接受治疗的同类动物更健康：牛磺酸抑制了雌性小鼠（甚至是 “更年期”\n小鼠）与年龄相关的体重增加，增加了能量消耗，增加了骨量，改善了肌肉耐力和力量，减少了类似抑郁症和焦虑的行为，减少了胰岛素抵抗，并促进了免疫系统的年轻化，以及其他好处。

 

图7 补充牛磺酸可以延长衰老小鼠的健康寿命（图源：[4]）

 

其次，在中年恒河猴身上也看到了牛磺酸补充剂类似的健康效果，这些猴子连续服用牛磺酸补充剂6个月。牛磺酸能防止体重增加，降低空腹血糖和肝脏损伤的标志物，增加脊柱和腿部的骨密度，并改善其免疫系统的健康。

 

那么，牛磺酸补充剂是否会改善健康或增加人类的寿命？研究团队进行了两项随机临床试验。

 

首先，通过分析12000名60岁及以上的欧洲成年人的牛磺酸水平和大约50个健康参数之间的关系，研究人员发现牛磺酸水平较高的人更健康，2型糖尿病病例较少，肥胖水平较低，高血压减少，炎症水平较低。

 

然后，测试了牛磺酸水平是否会对一种已知的改善健康的干预措施（运动）做出反应。研究人员在男性运动员和久坐不动的人完成剧烈的自行车运动前后，测量了牛磺酸水平，发现在所有的运动员群体（短跑运动员、耐力跑运动员和自然健美运动员）和久坐不动的人中，牛磺酸都有明显的增加，表明运动的一些健康益处可能来自牛磺酸的增加。

 

图8 牛磺酸途径影响灵长类动物的健康寿命（图源：[4]）

 

在细胞水平上，牛磺酸改善了许多随着年龄增长而下降的功能：减少了“僵尸细胞”（应死未死的老细胞，持续释放有害物质）的数量，增加了端粒酶缺乏后的存活率，增加了一些组织中存在的干细胞数量（这可以帮助组织在受伤后愈合），改善了线粒体的性能，减少了DNA损伤，并提高了细胞感知营养的能力。

 

图9 牛磺酸对健康寿命的调节与多种衰老特征的改变有关（图源：[4]）

通讯作者VijayK.Yadav博士表示：“牛磺酸是我们体内自然产生的物质，也可以通过饮食获取，它没有已知的毒性作用，而且可以通过锻炼来提高。我们用小鼠和灵长类动物恒河猴建立了一个大型实验，发现牛磺酸补剂让这些动物活得更长，更健康。但是，并不能说牛磺酸对人类也有用，只有在人们身上进行的随机临床试验才能确定牛磺酸是否真的具有健康益处。我们发现牛磺酸缺乏与人类衰老的可能性是一致的。目前，其他潜在的抗衰老药物--包括二甲双胍、雷帕霉素和NAD类似物--正被考虑在临床试验中进行测试，但是我认为牛磺酸也应被纳入这类试验。牛磺酸可能是我们体内的生命灵药，帮助我们活得更久、更健康。牛磺酸的丰度会随着年龄的增长而下降，因此在老年时将牛磺酸恢复到年轻时的水平可能是一种有希望的抗衰老策略。”

参考资料：

[1]Conboy, I., Conboy, M., Wagers, A. et al. Rejuvenation of aged progenitor cells by exposure to a young systemic environment. Nature 433, 760–764 (2005). https://doi.org/10.1038/nature03260

 

[2]Villeda, S., Luo, J., Mosher, K. et al. The ageing systemic milieu negatively regulates neurogenesis and cognitive function. Nature 477, 90–94 (2011). https://doi.org/10.1038/nature10357

 

[3]Loffredo FS, Steinhauser ML, Jay SM, et al. Growth differentiation factor 11 is a circulating factor that reverses age-related cardiac hypertrophy. Cell. 2013 May 9;153(4):828-39. doi: 10.1016/j.cell.2013.04.015. PMID: 23663781; PMCID: PMC3677132.

 

[4]Singh P, Gollapalli K, Mangiola S, et al. Taurine deficiency as a driver of aging. Science. 2023 Jun 9;380(6649):eabn9257. doi: 10.1126/science.abn9257. Epub 2023 Jun 9. PMID: 37289866.

作者：生物探索



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