

众所周知,适当少吃、控制主食摄入,也就是我们常说的“限制葡萄糖”,能有效改善代谢、延缓衰老。也正因如此,轻断食、地中海饮食、植物性饮食这些方式,近几年一直被大家追捧。
但现实却很扎心,绝大多数饮食方法都有明显短板,例如必须从年轻时就长期坚持,等到中老年后再开始就会效果减半;只能改善血糖血脂,对最让人担心的大脑衰老、神经病变毫无帮助;还有的干脆原理不清,效果时灵时不灵,让人越试越迷茫。
那到底怎么吃才靠谱呢?
最近,两篇来自国际顶刊的重磅研究,给出了答案:不用拼命饿肚子,不用复杂搭配饮食,只要合理限制一种关键氨基酸——蛋氨酸,就能实现抗衰老+护大脑的双重效果!既能从细胞层面延长寿命、改善全身代谢,又能在晚年直接逆转阿尔茨海默病的病理损伤、保护记忆力。并且,最让人惊喜的是,这种干预从晚年开始依然有效。
蛋氨酸是葡萄糖限制延寿的“总开关”
长久以来,科学家们一直试图解构“卡路里限制”延年益寿的分子机制。第一篇由Zou等人发表于Science Advances的研究,就将目光聚焦在了最简单的模式生物——酿酒酵母。实验目的在于,在精确控制营养成分的环境下,剥离出究竟是“热量”减少还是“特定营养素”减少触发了长寿效应。

研究人员首先将酵母置于一种“极端低碳水”环境中,即将培养基中的葡萄糖浓度从常规的 2% 骤降至 0.05% ,这是一种经典的葡萄糖限制(GR)模型。正如预期,葡萄糖限制使酵母平均寿命从20.3代延长到24.0代,增加18%。
为了探究这一现象背后的机理,他们运用了核糖体足迹分析和RNA测序技术,对基因表达的“翻译”和“转录”两个层面进行了全景式扫描。结果发现,GR引起了全局性的基因表达重编程,而其中一个最引人注目的变化是:细胞内合成和转运蛋氨酸的相关基因,被系统性地“下调”了。
正如下图展示的那样,关键蛋氨酸转运蛋白Mup1的水平在GR后迅速下降了约30%,而直接测量更显示,细胞内蛋氨酸的浓度在所有氨基酸中降幅位列前茅,成为了最稀缺的氨基酸之一。这一发现引出了大胆的假设:葡萄糖限制带来的寿命延长,实质上是“曲线救国”,最终是通过减少蛋氨酸来实现的?!

图1:GR抑制了蛋氨酸生物合成酶和转运蛋白的表达,导致细胞内蛋氨酸水平下降
为了验证这一点,研究者进行了一个精妙的“回补实验”。他们向GR培养基中额外添加了 10倍 浓度的蛋氨酸。实验结果显示:仅仅补回蛋氨酸,就完全抵消了GR带来的寿命延长效果,酵母的寿命回落到正常水平。而补回其他同样因GR而减少的氨基酸(例如缬氨酸、赖氨酸)则没有这种效果(下图2)。这有力地证明了,减少蛋氨酸,而非其他,是GR延寿的核心环节!研究还进一步发现,直接删除蛋氨酸合成通路上的基因,也足以延长酵母寿命,从而将蛋氨酸推到了调控寿命的“中心位置”。

图2:向 GR 培养基中添加额外的蛋氨酸(SD 培养基中含量的 10 倍)可以特异性地抵消 GR 延长寿命的作用,而不会影响 SD 培养基中的寿命
那么,如果连更为简单的葡萄糖限制,其延寿作用都依赖于蛋氨酸的减少,那直接进行“蛋氨酸限制”又会如何呢?尤其是在与衰老密切相关的疾病,比如阿尔茨海默病中,它能否发挥意想不到的疗效?
晚年限蛋氨酸还能护脑!
我们都知道,衰老是阿尔茨海默病(AD)的首要风险因素,且AD患者常伴有全身性能量代谢紊乱。然而,许多抗衰老干预措施在生命晚期启动时效果会大打折扣。因此,第二项研究就是想要探究:即便在老年阶段才开始进行蛋氨酸限制,是否仍能逆转或缓解已形成的AD病理?

实验针对的是已经出现阿尔茨海默病(AD)病理的 14月龄 (相当于人类的中老年)雄性APP/PS1转基因模型小鼠。干预流程为:给这些“中年危机”的AD小鼠投喂一种特殊的低蛋氨酸饮食(蛋氨酸含量为0.17%,正常为0.86%),连续喂养17周,直到它们18月龄。对照组则是正常饮食的AD小鼠和野生型小鼠。
实验结果令人惊喜!首先在认知功能层面,蛋氨酸限制组的小鼠在新物体识别测试中的辨别指数和偏好指数都显著提高(图3 C-D),在Y迷宫测试中的自发交替率也明显改善(图3E),表明其工作和识别记忆得到修复。组织学检查更显示,蛋氨酸限制显著降低了小鼠前额叶皮层和海马中淀粉样蛋白(Aβ)的沉积面积,并提升了突触后标志物PSD-95和脑源性神经营养因子BDNF的水平(图3H-J),增加了突触的可塑性。

图3:晚年磁共振成像对老年阿尔茨海默病小鼠认知功能和神经元形态的影响
那么,究竟谁是幕后的关键推手?
研究者发现,蛋氨酸限制后,小鼠肝脏中一种名为成纤维细胞生长因子21(FGF21)的基因和蛋白水平被显著激活(图4A-C),血液中的FGF21浓度也随之飙升。FGF21作为一种可以穿越血脑屏障的“护脑信使”,抵达大脑后,与海马区的受体FGFR1结合,进而激活了下游的AMPKα信号通路,并抑制了促炎的关键转录因子NFκB的活性。这一系列分子事件,有效抑制了神经炎症,并促进了小胶质细胞对Aβ斑块的“围剿”和清除。

图4:晚年MR对老年AD小鼠肝脏FGF21信号通路的影响
为了给这一“肝脏-大脑”通讯轴提供铁证,研究人员通过脑立体定位注射AAV病毒,特异性地敲低了AD小鼠海马区的FGFR1,然后再进行蛋氨酸限制。
正如预料,当大脑的“信号接收器”FGFR1被关闭后,蛋氨酸限制改善认知、减少Aβ沉积、抑制神经炎症等一系列中枢神经系统的保护效应几乎全部消失。然而,最精妙的地方在于,FGFR1敲低并没有影响蛋氨酸限制对外周代谢的改善,如降低血糖、血脂和肝脂肪等(图5)。这有力地证明:蛋氨酸限制对大脑的保护作用,并非依赖于它改善身体代谢的能力,而是通过一条独立的、由肝脏FGF21发出、经大脑FGFR1接收的专属内分泌通路来达成。

图5:脑内FGFR1对老年AD小鼠MR缓解外周代谢的影响
小结
综上,这两篇研究从酵母到小鼠,从基础寿命调控到阿尔茨海默病病理干预,都指向了蛋氨酸这个关键代谢节点。在酵母中,葡萄糖限制通过降低胞内蛋氨酸水平延长寿命;在老年AD小鼠中,晚年开始的蛋氨酸限制饮食仍可以通过激活肝脏FGF21分泌,作用于脑内FGFR1,减少Aβ沉积、抑制神经炎症、改善认知功能。
但仍需要说明的是,酵母研究揭示的机制是否完全保守于哺乳动物还需更多验证。小鼠研究只用了雄性动物,未纳入雌性,也未涉及tau病理。但两篇研究共同提示,蛋氨酸限制作为一种饮食干预策略,可能同时作用于衰老和神经退行性疾病这两个紧密相关的生物学过程。
最后,相信很多朋友都好奇:蛋氨酸含量高的食物有哪些呢?
蛋氨酸主要富集在动物性食物中,特别是加工红肉,以及部分植物性食物,例如巴西坚果、芝麻、葵花籽等种子类。由此可见,适当控制红肉摄入,换为植物性蛋白,还是好处多多的~
参考文献:
[1] Zou K et al. Life span extension by glucose restriction is abrogated by methionine supplementation: Cross-talk between glucose and methionine and implication of methionine as a key regulator of life span. Sci Adv. 2020;6(32):eaba1306.
[2] Zhang Y et al. Late-life methionine restriction attenuates neuroinflammation in Alzheimer's disease mice via FGF21 activation in a metabolism-independent manner. Alzheimers Dement. 2026;22(3):e71287.
撰稿|Cathy
编辑 | lcc
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