Nature子刊:限制饮食中氨基酸可将雄性小鼠寿命延迟30%,中年开始限制BCAA反而加剧雌性小鼠早期死亡

接下来这段日子,许多人的饮食可能需要高蛋白质消耗(毕竟过年,大鱼大肉是免不了的~),而且越来越多的研究表明,低蛋白饮食可能更健康,并且寿命更长。为了让我们健康吃肉,科学家也是进行了各种研究。

一项发表在《自然·衰老》杂志上的研究《Lifelong restriction of dietary branched-chain amino acids has sex-specific benefits for frailty and life span in mice》发现,限制饮食中的支链氨基酸(BCAA)即可延长健康小鼠寿命30%。不过这么好的效果需要从小就开始养成习惯,而且仅在雄小鼠性身上体现,对雌性小鼠来说,如果从中年开始限制BCAA,反而会导致早死

BCAA指的是亮氨酸,异亮氨酸和缬氨酸三大人体必需基因。在过去十年中,在许多在人类和动物的胰岛素抵抗和肥胖研究中,限制饮食中的支链氨基酸代谢能够改善代谢促进健康。

最开始的时候,研究团队通过断奶开始喂Lmna -/-小鼠对照,低BCAA或低AA饮食,并确定它们的存活率,结果是由BCAA喂养的Lmna -/-雌性动物的寿命更长,中位寿命延长了。低BCAA喂养的Lmna -/-雄性没有更长寿。不过低AA喂养的Lmna -/-雌性小鼠的寿命更长,中位寿命延长了59%,而低AA喂养的Lmna -/-尽管中位寿命增加了38%,雄性小鼠却没有更长的寿命。

图1.支链氨基酸的限制延长类胚小鼠的寿命

为了减少年龄的因素,还从小鼠年龄入手,用了美国国立衰老研究所(NIA)老年小鼠群体的16个月大的雄性和雌性C57BL / 6J.Nia小鼠随机分配至对照或低BCAA饮食。纵向跟踪这些动物,定期评估其代谢健康,虚弱和身体表现。

图2:低BCAA饮食可促进衰老小鼠的代谢健康

结果是低BCAA喂养的中年雄性比对照喂养的动物迅速变得对葡萄糖具有更高的耐受性,并且随着年龄的增长,它们对葡萄糖的耐受性也更高。与低BCAA喂养的雌性相比,低BCAA喂养的雄性相对于对照喂养的雄性具有更高的胰岛素敏感性,但这没有统计学意义。而且随着年龄的增长,在低BCAA饮食组中,雄性性和雌性小鼠的体质评分均明显较低。较低的BCAA饮食对男女的握力或轮转性能均无负面或正面影响喂养中年小鼠的低BCAA饮食可减轻重,但不能延长寿命

图3.低BCAA饮食可促进健康的衰老

性别和饮食之间在老年小鼠中MCP-1水平上存在显着的相互作用,尽管脆弱性降低了,但低BCAA喂养的雄性小鼠中MCP-1显着增加,尽管低BCAA饮食改善了两性的代谢健康并增强了健壮性,但从中年开始对两性的总体存活率没有显着影响。然而改用低BCAA饮食的雌性小鼠,早期死亡率变高了。在717天(存活曲线越过之前,低BCAA组中最后一只小鼠的寿命)之前,有26%死亡。在甲硫氨酸限制的小鼠和色氨酸限制的大鼠以及卡路里限制的小鼠中,观察到了类似的死亡率初期增加。

图4:低BCAA饮食不能延长中年小鼠的寿命

饮食干预在生命的早期开始,对长寿有更明显的影响。当断奶开始低BCAA和低AA饮食时,随着早孕小鼠的存活期增加,由BCAA喂养的雌性动物在其一生的大部分时间中体重都明显少于对照喂养的小鼠。虽然这些组的身体成分最初相似,但随着年龄的增长,由于脂肪量减少,由BCAA喂养的雌性雌性比对照组喂养的雌性更瘦。与从中年开始饲喂低BCAA饮食的雌性相比,饲喂4个月后低BCAA喂养的雌性的食物消耗,RER,活动和能量消耗与对照喂养的小鼠相似。

图5:终身食用低BCAA饮食可延长健康期并延长男性寿命

低BCAA喂养的雌性小鼠的总寿命与对照雌性小鼠的总寿命没有区别。一小群同时饲喂低AA饮食的雌性小鼠显示存活率降低,中位寿命减少22%,尽管在统计学上无统计学意义。终生低BCAA饮食喂养的雄性动物一生中的体重也比对照喂养的雄性低。与雌性相反,饲喂低BCAA的雄性由于脂肪量减少而迅速变瘦,但瘦体重的增加也受到严重损害,并且到15个月大时,饲喂低BCAA的雄性的身体组成类似于对照饲喂的雄性。低BCAA喂养的雄性没有食用更多的食物,不会改变活动水平或增加能量消耗,而RER却增加了。葡萄糖耐受性得到了稳健和持续的改善,通过ITT评估,全身胰岛素敏感性没有变化。

对于对照喂养雄性小鼠,终身食用低BCAA饮食会显著延长寿命,中位寿命增加31.8%,最大寿命增加12.3%。低AA喂养的男性的平行队列寿命也明显更长,中位寿命增加了34.9%,最大寿命增加了18.2%,与低BCAA喂养的男性没有区别。寿命最长的低BCAA喂养的雄性动物活到1,456 天,差不多是四年,超过了在几个以前的研究的寿命最长的小鼠。

最后,为了解低BCAA饮食的性别特异性作用,研究团队还对16个月大的对照组和低BCAA终身喂养的小鼠的股四头肌进行了转录分析。主成分分析表明,尽管雄性和雌性对照喂养小鼠的肌肉转录组基本重叠,但在低BCAA喂养下却发散。男性低BCAA饮食比女性竟显着改变了大约80%的基因,可见BCAA饮食对雄性小鼠的特异延年益寿之效。

图6.骨骼肌的转录图谱鉴定长寿相关信号通路中雄性特异性变化

总之,限制饮食中的BCAA可以广泛改善新陈代谢的健康状况,并减少体弱,而不会对肌肉性能或心脏功能产生明显的负面影响。终生的BCAA限制饮食可减少mTORC1信号传导,减少虚弱并延长野生型雄性小鼠的寿命,而从中年开始的BCAA限制可促进两性健康,并降低雌性性的癌症发病率,但相对而言雌性小鼠更多死亡。尽管将需要进行其他研究和临床试验来确定这个发现如何应用于人类,但这个结果支持了一种新兴的模型,该模型表明限制饮食中BCAA的水平可能是长期健康生活的关键。

文章来源:https://www.nature.com/articles/s43587-020-00006-2
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