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大约一个世纪前，科学家们发现，减少卡路里的摄入能够显著延长某些动物的寿命。然而，尽管进行了无数的研究，研究人员仍然无法解释这是为什么。近期，美国天普大学LewisKatz医学院(LKSOM)的研究人员解答了这一难题。在9月14日发表在《Nature Communications》上的一项新研究中，他们首次发现，随着年龄增长表观基因组的变化速度与多数物种的寿命存在相关性，而限制卡路里摄入会减缓这种变化过程，这或许可以解释长寿的原因。
LKSOM 的Fels癌症研究所负责人Jean-Pierre Issa说：“我们的研究表明，以DNA甲基化增减为特征的表观遗传学漂移，在小鼠身上比在猴子身上更快，而在猴子身上比在人类身上更快。”这项发现可以帮助解释为什么小鼠只能活2至3年，而猴子寿命大约为25年，人类寿命大概在70至80年。
DNA甲基化等化学变化控制哺乳类动物基因，作为“书签”，指导基因在什么时候被使用，这一现象被称为表观遗传。Issa博士说：“甲基化模式在一生中的变化很稳定，基因组的某些区域的甲基化增多，而另一些区域的甲基化减少。”过去的研究表明，这些变化会随着年龄增长而发生，但是不明白它是否与寿命相关。
Issa博士的团队首先检测了不同年龄段的三个物种血液样本中的DNA的甲基化模式，三个物种分别是小鼠，猴子和人类。小鼠的年龄段在几个月到3年之间，猴子的年龄段在不足1岁至30岁之间，人类的年龄段在0至86岁之间（脐带血代表0岁）。研究人员使用深度测序技术分析了与年龄相关的DNA甲基化的变化，他们发现，在年轻个体中未甲基化的基因在老年个体中发生了甲基化，反之亦然。
在接下来的分析中，研究人员发现，随着年龄增长而逐渐甲基化的基因区域中的基因表达水平严重降低，而甲基化更少的区域基因表达则有所提升。通过对一系列受到与年龄相关的甲基化变化影响的基因进行研究发现，甲基化漂移和长寿之间存在负相关性。换言之，表观遗传变化越大，发生得越快，寿命就越短。
Issa博士说：“下一个问题是，是否可以通过改变表观遗传漂移的方法来延长寿命。”延长动物寿命效果最显著的方法之一是限制能量摄入，饮食中的卡路里要减少，但同时也要维持必要营养的摄入。为了测试这种方法的效果，研究人员将年轻小鼠和中年猴子的卡路里摄入量分别减少40%和30%，观察到它们的表观遗传漂移显著降低了，在采用热量限制饮食的老年动物身上，这种与年龄相关的甲基化变化与年轻动物相差无几。
通过这项最新的发现，Issa博士和他的同事们提出了一种延缓表观遗传漂移的新机制来解释热量限制延长动物寿命的原理。他说：“数十年来人们一直知道热量限制对寿命的影响，但是由于现代的定量技术，我们能够首次发现，当表观遗传漂移显著降低时寿命会延长。”
这项成果对于健康研究有重要意义，最近的研究表明，表观遗传漂移增多能够增加老年疾病风险，包括癌症在内。Issa博士说：“我们的实验室首次提出通过改变表观遗传漂移来降低疾病风险。但是人们还不清楚为什么表观遗传漂移在不同个体之间发生的速度不同。”
Issa博士的团队希望尽快发现其他影响甲基化漂移的因素。比如能够延缓漂移的潜在因素，这对于预防老年疾病非常有意义。
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