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《Nature》子刊:體溫才是抗衰主力!數百年同進同退,與代謝一朝分手

《Nature》子刊:體溫才是抗衰主力!數百年同進同退,與代謝一朝分手

抗衰途徑好多條,不知哪條更好用!近日,英國醫學科學院院士、皇家學會院士,目前任職于大陸中科院遺傳與發育生物學研究所John Speakman教授,與大陸科學家團隊共同研究發現:想長壽,體溫比代謝率更重要,該文章于3月14日在頂級期刊《Nature》子刊上發表[1]。

《Nature》子刊:體溫才是抗衰主力!數百年同進同退,與代謝一朝分手
《Nature》子刊:體溫才是抗衰主力!數百年同進同退,與代謝一朝分手

低體溫比低代謝更重要

此前時光派在《冬眠延壽,低代謝抗衰!土撥鼠長壽秘訣》中提到,土撥鼠通過降低代謝,能夠讓衰老在冬眠時暫停,但低體溫和低代謝往往同進同退,很難确定究竟是哪個因素延長了壽命。就像2006年,科學家通過基因編輯,降低小鼠體溫,發現小鼠壽命延長,也可以解釋為:體溫降低導緻代謝下降,低代謝延長壽命[2]。又比如,熱量限制下,壽命更長的動物代謝率更低,但同時體溫也更低[3-4]。

是以,科學家們希望分離體溫和代謝,讓它們掰頭一下誰更能影響壽命~

研究者利用熱中性區設計了一個特殊情境。

穿了衣服的人,熱中性區是14.8-24.5℃,這時候我們會覺得環境溫度很舒适,既不會冷到發抖,也不會熱到出汗、喘氣,體溫和代謝都很穩定[5-6]。一旦環境溫度高于熱中性區,我們的體溫就會上升,然後通過出汗來維持體溫穩定,這時代謝率也随體溫上升。

而小型哺乳動物在這種情況下,能夠自主降低身體代謝率減少産熱來避免體溫過高[1]。它們的體溫和代謝會向相反方向改變!

是以研究者選擇了熱中性區為26-32℃的實驗室小鼠和熱中性區上緣為32.5℃的條紋倉鼠[7-9]。将這兩種小型哺乳動物置于32.5℃的環境中,它們體溫升高,代謝率卻朝着相反方向變化,随之而來的是縮短的壽命。

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圖注:随着溫度改變,可以看到32.5℃時實驗動物的存活率明顯下降,死亡率則明顯上升

随後,研究者試圖固定住它們的代謝率,繼續測試能否通過降低體溫來逆轉這一變化。

環境溫度還是被設定在32.5℃,研究者測得的每日能量消耗證明,這種情況下實驗動物可能是由于感覺到環境溫度高于熱中性區,依然會自主降低代謝,同時,研究者用小電風扇對它們施加強制對流,增加熱損失讓它們的體溫降低到室溫(21℃)狀态。

結果發現,此時實驗動物的死亡率和平均壽命都和室溫時沒有顯著差别,壽命的縮短确實被逆轉了[1]。

《Nature》子刊:體溫才是抗衰主力!數百年同進同退,與代謝一朝分手

圖注:環境溫度為32.5℃時,無論是否進行強制對流,實驗動物的每日能量消耗基本一緻,比之21℃時降低

對比室溫和高溫環境+強制對流條件下的兩組實驗動物,會發現體溫相同的情況下,代謝率的降低并沒有顯著地延長壽命;而對比高溫環境和高溫環境+強制對流條件下,卻發現代謝相同,體溫高低帶來的壽命變化非常明顯[1]。

研究者們最後得出了結論:體溫比代謝更能影響壽命[1]。

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低體溫為什麼能延長壽命?

既然體溫對壽命的影響更大,那它是通過什麼機制來延長壽命的呢?目前已經有好幾種可能的解釋。

首先,低體溫能夠激活DAF-16/FOXO長壽信号。研究者發現,低溫能夠激活秀麗隐杆線蟲的IL-1感覺神經元,通過信号傳遞,刺激腸道受體,激活了長壽基因FOXO轉錄因子DAF-16,進而通過腦-腸軸延長線蟲壽命(邏輯關系:低溫感覺神經元腸道FOXO轉錄因子激活)[10]。由于FOXO信号通路在所有動物中高度相似,不排除這條延壽途經在人類身上也存在。

《Nature》子刊:體溫才是抗衰主力!數百年同進同退,與代謝一朝分手

圖注:低溫激活DAF/FOXO信号,秀麗隐杆線蟲壽命延長;高溫抑制DAF/FOXO信号,線蟲壽命縮短

其次,低體溫還能夠激活脂聯素受體PAQR-2。同樣是線上蟲中,研究者發現脂聯體受體AdipoR2的同源物PAQR-2信号,可以檢測溫度的下降,并增強兩種ω-6多不飽和脂肪酸、γ-亞麻酸和花生四烯酸的生物合成,進而在表皮中啟動自噬,延緩膠原蛋白含量随年齡增長的下降,并且延長壽命[11]。

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圖注:低溫激活PAQR-2信号,增強ω-6多不飽和脂肪酸合成,啟動自噬,延長壽命

有研究發現,低溫環境中的大鼠和人類受試者,都出現了血清脂聯素水準的升高,而脂聯素可以在多種組織中誘導自噬,例如心髒、肝髒、骨骼肌(事實上,确實在4℃中待了1小時的小鼠身上,觀察到多個組織的自噬活性升高)[12-17]。

這意味着在人類身上也可能存在“低溫激活脂聯素誘導自噬”這樣的抗衰通路。

順便一提,有趣的是,在運動過程中,血液和骨骼肌中的脂聯素水準也會增加,或許運動抗衰的原理可以用脂聯素誘導自噬來解釋[18]。

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圖注:科學家們在虹鳟魚身上發現了GH受體随水溫變化增減

另外,GH/IGF-1軸也是一種解釋。GH/IGF-1軸(生長激素/胰島素樣生長因子-1軸)是一條生長發育期間必不可少的通路,随着年齡增長它成為了體内的促衰因素,是以在生命後期抑制這條通路能使生物壽命延長。而科學家們發現,作為變溫動物的魚類,在冷水中生長激素受體會顯著減少,而水溫升高時則會增加,可見低體溫對該通路有抑制效果[19]。

最後,低體溫降代謝也可能有一定抗衰作用。當溫度改變時,生物體内的化學反應的速率也随之改變[20]。于是低體溫降低了蛋白質生成、DNA轉錄等生命活動的速率,相對的,過程中發生突變錯誤的頻率也更少,減少錯誤堆積,也減輕體内修複系統的壓力,進而延緩衰老[21]。

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圖注:代謝率假說

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那如何降低體溫呢?

實驗動物可以通過基因編輯來改變體溫,人類可不行,在此提供兩個安全降體溫的辦法:

No.1

熱量限制:

熱量限制可謂百試百靈,降代謝降體溫都有它。攝入的熱量比健康、正常的個體減少約30%-50%,多種哺乳動物的體溫都會降低。比如,熱量攝入減少30%的恒河猴,核心體溫降低了大約0.5℃[22]。

這是因為大幅減少能量攝入,機體為了節省能量,不得不棄車保帥。同時,血液中的三碘甲狀腺氨酸(一種甲狀腺釋放的激素,用于調節體溫)也會降低,造成體溫下降[23]。

No.2

運動訓練:

十九世紀七十年代,科學家們發現長期堅持長跑的人體溫比不運動的人更低,在外界環境溫度改變時他們的适應能力也更強,由此可見,堅持運動很可能有利于降低體溫并保持體溫穩定[24]。

最後本文也提醒我們:高溫環境下,及時開空調降低環境溫度、吹電風扇增加熱損失,這都是出于珍惜生命的考慮,千萬不要勉強自己~

時光派點評

研究者考慮到了實驗動物攝食量、體重、病原體負荷(溫度加快動物身上細菌的繁殖)的變化[1],但确實還有一些缺陷:

比如小鼠和倉鼠在32.5℃的環境中可能中暑,或者産生其他疾病,而該實驗并沒有記錄實驗對象的死因,這意味着實驗對象可能并非壽終正寝,高體溫發揮其負面影響的機制并不明确。還有實驗中沒有考慮體溫随實驗動物年齡的變化[1]。

本實驗最大的亮點在于,研究者巧用特殊情境,使體溫和代謝向反方向變化,分離了兩者對壽命的影響。

我們可以期待有更完善的研究來解答這一問題。

—— TIMEPIE ——

這裡是隻做最硬核續命學研究的時光派,專注“長壽科技”科普。日以繼夜翻閱文獻撰稿隻為給你帶來最新、最全前沿抗衰資訊,歡迎評論區留下你的觀點和疑惑;日更動力源自你的關注與分享,抗衰路上與你并肩同行!

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