延寿23%，连发两篇《Nature》！厦门大学林圣彩团队重磅揭秘：内源性代谢物模拟热量限制的机制

论抗衰手段，“奶奶级”的 热量限制（CR） ，大家一定不陌生。这些年，为了“不饿肚子”与“活得久”全都要，能模拟CR效果的抗衰物质也是层出不穷，前有雷帕霉素帅气打样，后有二甲双胍和NR双星闪耀......但这似乎还远远不够，这不，又一神秘成员来了！

不得不说，能让 中国科学院院士、厦门大学生命科学院的林圣彩教授及其团队连发两篇《Nature》 来介绍，今天的神秘成员面子够大！

研究团队发现： 这位神秘成员来自人体中一种常见的代谢物，出乎意料地，它也能模拟热量限制来延寿， 那么它会是CR在体内发挥益处的潜在代言人吗[1]？

近年来，热量限制（CR）延寿深入民心，虽然CR能延寿的证据很好找，但CR具体怎么和机体“互通有无”的，或许还得从今天的主人公 石胆酸（LCA） 这里找找线索。

众所周知，CR会引起机体代谢物的产生和循环中各种代谢的变化。研究者们一直在探索这些代谢物中是否存在能够 辅助CR发挥延寿作用的潜在帮手， 以及它们与CR延寿的经典信号通路—— 腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK） 之间的联系。

为了解惑，他们先做了个小测试：收集经过4个月CR处理的小鼠血清（CR血清），并探究这种血清对不同细胞和小鼠个体的潜在影响。

结果显示，CR血清不仅能在体外激活小鼠胚胎成纤维细胞（MEFs）、人胚肾细胞（HEK293T）内的AMPK，还能在小鼠体内的肝脏和肌肉中显著激活AMPK，初步表明 CR后发生变化的血清代谢物能在细胞和机体水平上诱导AMPK的激活。

进一步的代谢组学分析发现，与对照血清组相比，在CR期间丰度发生变化的 695种 代谢物中， 石胆酸（LCA）是唯一能在小鼠中重现CR效果的代谢物。

这种有毒的刺激胆汁酸本是在历史研究中被科学家们针对的、可能诱发肿瘤的“危险品”，在本文研究团队的巧手下却摇身一变，成为在 筛选实验中唯一能激活细胞内AMPK的物质。

它被发现能 使pACC增加 （pACC即磷酸化的乙酰辅酶A羧化酶，由AMPK通过磷酸化乙酰辅酶A羧化酶得到，有利于维持细胞能量平衡和脂质代谢）、 抑制mTORC1 （经典能量感应和代谢相关衰老通路，AMPK的反面）以及促进 转录因子TFEB向细胞核迁移 （有利于细胞适应代谢变化和维持细胞健康）。

其他血清代谢物如胆酸和鹅去氧胆酸也在CR期间出现上调，但很可惜，它们并不能激活AMPK。由此表明， CR后发生变化的血清代谢物中不起眼的LCA，或许就是CR发挥作用的关键！

既然被“确诊为”CR的代言人，那么CR肉眼可见的好处石胆酸也应该有。除了小鼠，研究者还找来了让CR延寿效果屡试不爽的本命动物： 线虫和果蝇， 一并展开验证。

研究显示，LCA能被有效地吸收到线虫和果蝇体内，激活AMPK，并 使雌雄同体线虫的平均寿命从22天延长到27天（增加23%），使果蝇寿命从47天延长到52天（雄性增加11%）和从52天延长到56天（雌性增加8%） ，与CR在线虫和果蝇中表现出的延寿效果相似。

而在小鼠中，从1岁（相当于人类的中年时期）开始接受LCA处理的小鼠也出现了延寿效果： 雄性小鼠的中位寿命增加了5.1%~9.6%，雌性小鼠则增加了8.3%~12.5%。

增加小鼠寿命方面LCA的效果可能比CR本身略逊一筹（CR可延寿10%-40%），但 改善肌肉性能方面， LCA发挥了极致，成功扳回一局。

对老年小鼠进行为期1个月的LCA处理后，小鼠体内 氧化型肌肉纤维 （含线粒体和毛细血管，提供能量）的 数量显著增加；糖酵解纤维 （它增加可能导致肌肉在持续或低强度活动中更容易疲劳） 数量和肌肉萎缩现象减少 ；肌肉组织中的 NAD+水平、线粒体含量以及呼吸功能等也都增加了。

表现在宏观上，LCA治疗使老年小鼠在 跑步距离、跑步持续时间以及握力恢复等方面均获得了改善。 而且令人惊讶的是， LCA治疗并没有导致肌肉损失， 这与CR后在小鼠和人类中观察到的肌肉含量减少现象不同，说明LCA能够避免CR损伤肌肉的副作用。

尽管LCA对延寿和肌肉健康都友好，但它的效果也存在限制：在它延寿的过程中，AMPK途径是必要的。如果在三种动物模型中 把AMPK都敲掉， 上述 不管是LCA诱导的延寿效果还是肌肉改善现象都会减弱或消失。

这提醒研究者，光知道LCA的效果还不够，还得挖挖LCA激活AMPK并引发这些效应的分子细节！

要知道， AMPK的激活途径很多 ，如 能量压力、营养压力 （依赖Ca2+水平）激活等，以能量压力激活途径为例，当细胞能量降低（即AMP/ATP比率升高）时，AMP可以直接结合到AMPK的γ亚基上激活AMPK。那么，LCA激活AMPK是否也与这些途径有关呢？

研究显示，LCA激活AMPK并不依赖于AMP或Ca2+水平的增加，但能诱导AXIN-LKB1复合物（与溶酶体能量感应相关，正常情况下分布在细胞内的不同位置）转移到溶酶体上，与 溶酶体的质子泵v-ATPase 相互作用， 抑制v-ATPase活性，激活AMPK。

初步来看， LCA激活AMPK走的是溶酶体葡萄糖感应途径， 即LCA激活AMPK与葡萄糖水平下降溶酶体特定机制被激活触发AMPK活化过程相似，而不依赖AMP水平的变化。

进一步研究显示， v-ATPase的V1E1亚基的去乙酰化状态 （该状态导致v-ATPase活性降低） 与AMPK的激活密切相关，且去乙酰化酶sirtuins在V1E1亚基的去乙酰化中作用突出。

具体而言， 模拟了去乙酰化状态 的V1E1突变体能使AMPK活性增加；相反， 模拟乙酰化状态 的V1E1突变体抑制了LCA对AMPK的激活。除了利用这种基因编辑突变技术来模拟是否去乙酰化，研究发现， 在LCA作用下，sirtuins家族成员都能对V1E1亚基进行去乙酰化。

于是接下来，研究者又把注意力放在了 LCA如何激活sirtuins 上面。

一番查探下来，一个名为 Tulp3的蛋白 被找到。研究显示，当敲低或敲除Tulp3时，细胞对LCA诱导的AMPK激活效应不再敏感，且不能与LCA结合的Tulp3突变体也表现出阻断LCA激活sirtuins和AMPK的能力，这表明 Tulp3蛋白及其与LCA的结合就是激活sirtuins的关键，也是下游一系列反应的“开端”。

至此，通过LCA激活AMPK的“明线”，一条 TULP3-sirtuins-v-ATPase 的“暗线”就这样被揪了出来。

不过，在分子层面的发现是一回事，也是需要实验动物代表们发发言的：

在小鼠中， 通过基因编辑技术 增加V1E1(3KR) （即v-ATPase的V1E1亚基的去乙酰化版本） 在肌肉中的特异性表达， 激活了AMPK并改善了肌肉性能。

与先前LCA的效应相似， 老年小鼠肌肉中的NAD+水平、线粒体呼吸功能以及跑步距离、持续时间和握力都显著增加了。同样，敲除AMPK会损害V1E1(3KR)过表达带来的所有益处。

在 线虫和果蝇 这里，也发现了TULP3-sirtuins-v-ATPase轴的重要性。在野生型线虫中敲除 TULP3的同源物 会损害LCA对AMPK的激活，并阻止LCA延长线虫寿命的效果。在敲低 TULP3同源物 的果蝇中也观察到类似的结果。

此外， 敲除sirtuins的负面影响以及ATPase去乙酰化后的延寿效果也都在这些动物中得到了验证。

综合来看，LCA与TULP3的蛋白结合激活了长寿蛋白sirtuins，sirtuins进一步通过对v-ATPase的V1E1亚基去乙酰化抑制了其活性，从而激活了AMPK，最终在秀丽隐杆线虫、果蝇以及小鼠中重现了CR所带来的一系列积极效应。

少吃就能延寿，如果是你，是会选择活在当下纵享食欲呢，还是会为未来早做打算？显然，在CR模拟物们还未完全成熟和被广泛应用的当下，这依然很难选。

不过可以预见的是，有关CR延寿的神秘面纱正在一步步地被人类所揭开，正如本篇研究所揭示的这般，原来，在CR期间机体内源性代谢物石胆酸会累积，还会传递CR信号，触发一系列延寿效应。作为CR延寿过程中的参与者和介导者，石胆酸的首次亮相可谓相当精彩。