|
撰文丨王聪 编辑丨王多鱼
排版丨水成文 眼睛中的许多重要生物学过程都受到昼夜节律的调控，昼夜节律功能障碍已成为眼睛衰老的潜在驱动因素。限制饮食是目前最有效的延长寿命的方法之一，并且限制饮食会影响昼夜节律，这种影响会随着年龄的增长而放大。那么，眼睛、饮食、昼夜节律和寿命之间存在着什么样的联系呢？ 近日，美国巴克衰老研究所的 Pankaj Kapahi 团队在 Nature 子刊 Nature Communications 期刊发表了题为：Dietary restriction and the transcription factor clock delay eye aging to extend lifespan in Drosophila Melanogaster 的研究论文。 这项在模式动物果蝇中的研究，首次证实了饮食、昼夜节律、眼睛健康和寿命之间的联系，还意外地发现了眼睛实际上正在推动衰老的发展。限制饮食通过促进保护视觉系统免受年龄和光相关损害的昼夜稳态过程来延长寿命。 总的来说，这项研究确认眼睛是对饮食敏感的寿命调节器，表明视觉是一种导致机体衰老的拮抗多效性（Antagonistic Pleiotrophy）过程。
拮抗多效性（是由进化生物学家 George Williams 于1953年提出的假说，该假说认为，衰老之所以没有在漫长的进化过程中消失，是因为与衰老相关的基因在生命早期促进了生存和繁殖，因此在衰老的促进作用就在进化中被忽视了）。
该研究的通讯作者 Pankaj Kapahi 教授表示，众所周知，眼部疾病与健康状况不佳之间存在关联。而这项研究表明，二者之间并非简单的相关性，眼睛的功能障碍实际上会导致许多其他组织出现问题。自己的实验室多年来证明了禁食和热量限制可以改善身体的多项功能，而这一最新研究表明，限制饮食可以改善视力，从而有助于延长寿命。 
该论文的第一作者 Brian Hodge 博士表示，眼睛本身可以直接调节寿命的发现既意外又让人惊讶。他表示，这种令人惊讶的联系实际上源于昼夜节律“生物钟”，这是一种存在生物体内每个细胞的分子机制，在漫长的进化过程中适应太阳升起和降落引起的光合温度变化的机制。这种以24小时为周期的昼夜节律会影响动物复杂的行为，例如捕食者与被捕食者之间的作用，睡眠/觉醒周期，甚至还会在分子层面影响基因转录、DNA 修复、蛋白质翻译等等。 
早在2016年，Pankaj Kapahi 实验室就在 Cell Metabolism 期刊发表论文，表明限制饮食（Dietary Restriction，DR）除了会让果蝇延长寿命外，还让它们的昼夜节律发生了显著变化。 
随后，Brian Hodge 博士加入实验室，他想更深入地研究哪些昼夜节律过程会随饮食变化而改变，以及限制饮食对延长寿命的作用是否依赖于昼夜节律过程。他还表示，果蝇寿命很短，可以大量研究、快速筛选，因此是一种非常完美的研究寿命的动物模型。 研究团队将非限制饮食的果蝇与仅喂食10%蛋白质的限制饮食果蝇对比，以筛选哪些基因产生昼夜节律变化。他们发现，许多基因会立即对饮食变化产生反应，且这种反应是有节律性的。他们还发现，在限制饮食情况下激活最多的节律基因都来自眼睛，特别是来自光感受器，也就是眼睛视网膜中对光产生反应从而感光的神经元。 研究团队进一步探索了眼睛是如何适应限制饮食而产生改变的，以及与延长寿命之间存在什么关系。实验结果显示，改变生物钟相关基因，会加速视觉衰老，诱导全身免疫反应，并缩短寿命。饮食限制的果蝇则会受到保护，免受光感受器激活对缩短寿命的影响。而突变光感受器中感光蛋白视紫红质或将果蝇置于黑暗环境中，能够延长其寿命。 
该研究的通讯作者 Pankaj Kapahi 教授表示，一直以来，我们都认为眼睛只是为我们提供视觉，并没有意识到眼睛是整个生物个体来说是必须要保护的。但这也不难理解，因为眼睛是个总是暴露在外界环境中的器官，因此免疫防御系统非常活跃，这会导致炎症，长此以往会导致多种常见的慢性疾病。此外，光照本身会导致光感受器退化，从而导致炎症。 Pankaj Kapahi 教授还表示，现在越来越多的人长时间盯着电脑或手机屏幕，直到深夜都暴露在光污染中，这显然对人体生物钟有害。这项最新研究表明，这些行为不仅仅会伤害眼睛，产生的害处很可能超出了对视力的影响，还会损害身体的其他部分甚至是大脑。 值得一提的是，该论文的第一作者 Brian Hodge 博士目前在一家抗衰老研究初创公司 Fountain Therapeutics 工作，该公司由斯坦福大学的 Thomas Rando 教授等人创立，Thomas Rando 教授曾于2005年在 Nature 发表论文，通过异体共生小鼠实验证实年轻的血液可以逆转衰老。 
Fountain Therapeutics 基于细胞的人工智能驱动技术平台，能够提取细胞特征，深入了解细胞衰老过程，从而确定新的治疗靶点和疾病生物标志物，致力于发现和推进旨在逆转细胞衰老的治疗方法，让衰老与疾病脱钩，延长人类健康寿命。目前该公司已完成2600万美元的A轮融资。 论文链接： https://www./articles/s41467-022-30975-4 https ://doi.org/10.1016/j.cmet.2015.10.014
|
