延长寿命、抵抗癌症!少吃这种氨基酸,健康益处良多| Cell
2018/04/07
最新发表在Cell杂志上的一项成果证实,限制含硫氨基酸的饮食策略能够在小鼠中触发新血管的形成。该发现有望用于延缓衰老、改善血管疾病以及阻止肿瘤生长。让人振奋的是,不久前发表的一篇综述还表示,饮食中限制含硫氨基酸给动物带来的长寿和健康益处,非常有希望能够转化到人类中。


图片来源:16sucai

氨基酸是构成蛋白质的基本单位。包括甲硫氨酸(methionine,Met)、半胱氨酸(cysteine, Cys)在内的一类“含硫氨基酸”还在代谢和健康方面扮演着多种重要角色。

事实上,自上世纪90年代以来,研究人员就一直对饮食中含硫氨基酸的限制很感兴趣。在一项针对大鼠的早期研究中,80%的Met限制使动物的寿命平均延长了40%以上。而越来越多的研究证实,Met限制与人类细胞、酵母、果蝇以及啮齿类动物的衰老延迟和寿命延长有关。同时,采用含硫氨基酸限制饮食的动物也获得了健康方面的改善,包括体重、脂肪和氧化应激降低,肿瘤减少,胰岛素敏感性增强等。


图片来源:Cell(DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.03.001)

最新Cell:甲硫氨酸限制可触发新血管生成

3月22日,最新发表在Cell杂志上题为“Amino Acid Restriction Triggers Angiogenesis via GCN2/ATF4 Regulation of VEGF and H2S Production”的论文中,来自哈佛大学陈曾熙公共卫生学院的科学家们又有了新的发现。研究表明,给小鼠喂以含少量Met的饮食触发了骨骼肌内新血管的形成。研究人员认为,或许是血管功能的改善使得Met限制饮食能够发挥延长寿命的作用。

论文的通讯作者James Mitchell说:“Met限制对啮齿类动物的益处是非常引人注目的,因为,它们与卡路里限制带来的好处相似,但并没有限制食物的摄入量。”

先前,Mitchell及其同事曾证实,Met限制饮食会增加硫化氢的产量。这一气味难闻的分子在我们的细胞中有很多有益的作用,其中就包括了促进新血管生长。在这项新研究中,他们给小鼠喂食了一种“含有限Met并缺乏Cys的饮食”。两个月后,与对照组小鼠相比,饮食限制组小鼠骨骼肌中的毛细血管数量增加了。


图片来源:Cell

正常情况下,缺氧是引发血管生成最典型的诱因。但在这项新研究中,在氧气正常递送的情况下,Met限制也触发了血管生成。进一步研究后,Mitchell等发现,氨基酸感知酶(amino acid-sensing kinase)GCN2和转录因子ATF4在这一过程中发挥了重要作用。这些发现有望为调节血管生成提供重要的新靶点,一方面,可用于促进血管生成,延缓衰老或改善血管疾病,另一方面,可用于抑制血管生成,阻止肿瘤生长。

总结来说,作者们认为,限制Met的饮食策略能够通过促进血管形成改善血管健康。未来的研究需要进一步测试,这种效果能否被转化到人类中。而这也正是其他科学家小组密切关注的问题。

最新综述:动物研究成果有望转化到人类中


图片来源:Annals of the New York Academy of Sciences(https://doi.org/10.1111/nyas.13584)

令人振奋的是,近期发表在 Annals of the New York Academy of Sciences上题为“Disease prevention and delayed aging by dietary sulfur amino acid restriction: translational implications”的综述指出,“饮食中限制含硫氨基酸给动物带来的长寿和健康益处”很有希望被转化到人类中。作者们在文中归纳了以下两点证据:

第一,对成年动物“无害”。由于含硫氨基酸对生长很重要,因此,它的限制除了使动物更健康、更长寿,也会使动物更小。这一点一直被视为“将动物研究转化到人类中”的障碍。不过,该综述的分析显示,在完全成年的动物中,含硫氨基酸的限制也被证明有很多健康益处,避开了在年轻动物中观察到的影响生长的问题。

综述的通讯作者John Richie教授说:“我们认为这些结果非常重要,因为这表明,如果在成年人中启用含硫氨基酸限制的饮食,我们依然有望获得有益的影响,而不必担心生长受到阻碍的问题。”

第二,无严重副作用。该综述还表明,饮食中含硫氨基酸的限制没有产生其他严重的负面影响。

“这些发现都是非常有力的指标,表明,我们有望将在动物中获得的这些发现转化到人类中。”Richie教授说。

事实上,一些在人类中进行的研究已经证实,含硫氨基酸与体重增加、代谢综合征、心血管疾病以及癌症有关。这表明,限制Met和Cys的摄入或许能够预防这些疾病。不过,目前来说,含硫氨基酸限制饮食在人类中起作用的证据还不够完善。而Richie教授团队正在人类中进行一项相关的研究有望带来更直接的证据。我们期待能看到后续积极的结果。

参考资料:

Sulfur amino acid restriction could amount to new dietary approach to health

Sulfur amino acid restriction diet triggers new blood vessel formation in mice

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  • Amino Acid Restriction Triggers Angiogenesis via GCN2/ATF4 Regulation of VEGF and H2S Production

    Angiogenesis, the formation of new blood vessels by endothelial cells (ECs), is an adaptive response to oxygen/nutrient deprivation orchestrated by vascular endothelial growth factor (VEGF) upon ischemia or exercise. Hypoxia is the best-understood trigger of VEGF expression via the transcription factor HIF1α. Nutrient deprivation is inseparable from hypoxia during ischemia, yet its role in angiogenesis is poorly characterized. Here, we identified sulfur amino acid restriction as a proangiogenic trigger, promoting increased VEGF expression, migration and sprouting in ECs in vitro, and increased capillary density in mouse skeletal muscle in vivo via the GCN2/ATF4 amino acid starvation response pathway independent of hypoxia or HIF1α. We also identified a requirement for cystathionine-γ-lyase in VEGF-dependent angiogenesis via increased hydrogen sulfide (H2S) production. H2S mediated its proangiogenic effects in part by inhibiting mitochondrial electron transport and oxidative phosphorylation, resulting in increased glucose uptake and glycolytic ATP production.

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  • Disease prevention and delayed aging by dietary sulfur amino acid restriction: translational implications

    Sulfur amino acids (SAAs) play numerous critical roles in metabolism and overall health maintenance. Preclinical studies have demonstrated that SAA‐restricted diets have many beneficial effects, including extending life span and preventing the development of a variety of diseases. Dietary sulfur amino acid restriction (SAAR) is characterized by chronic restrictions of methionine and cysteine but not calories and is associated with reductions in body weight, adiposity and oxidative stress, and metabolic changes in adipose tissue and liver resulting in enhanced insulin sensitivity and energy expenditure. SAAR‐induced changes in blood biomarkers include reductions in insulin, insulin‐like growth factor‐1, glucose, and leptin and increases in adiponectin and fibroblast growth factor 21. On the basis of these preclinical data, SAAR may also have similar benefits in humans. While little is known of the translational significance of SAAR, its potential feasibility in humans is supported by findings of its effectiveness in rodents, even when initiated in adult animals. To date, there have been no controlled feeding studies of SAAR in humans; however, there have been numerous relevant epidemiologic and disease‐based clinical investigations reported. Here, we summarize observations from these clinical investigations to provide insight into the potential effectiveness of SAAR for humans.

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