衰老伴随着从细胞器到器官系统的广泛生理变化,然而,我们对于这些变化背后的分子机制仍处于探索阶段。Singh 等人通过研究多种动物发现,循环系统中的半必需氨基酸——牛磺酸——含量会随着年龄增长而减少。研究表明,补充牛磺酸能够减缓多个关键的衰老标记,例如 DNA 损伤增加、端粒酶功能不足、线粒体功能障碍以及细胞衰老等。在人类中,牛磺酸水平的下降与多种衰老相关疾病有关,而运动能够提高体内牛磺酸及其代谢物的浓度。进一步的实验显示,补充牛磺酸能够延长小鼠的寿命,并改善猴子的健康跨度。

衰老与血液中多种分子的含量变化密切相关,其中不少变化的原因至今尚未完全明确。我们的研究发现,循环系统中的牛磺酸浓度在小鼠、猴子和人类随着年龄增长而显著下降。令人振奋的是,通过补充牛磺酸逆转这一下降趋势,显著提升了小鼠的健康跨度(即健康生活的时期)和寿命,同时也延长了猴子的健康跨度。从机制上看,牛磺酸的作用体现在多个层面:它减少了细胞衰老,保护了端粒酶功能免受损,抑制了线粒体功能障碍,降低了 DNA 损伤,并减轻了衰老相关的炎症(inflammaging)。针对人类的数据分析显示,较低的牛磺酸浓度与多种衰老相关疾病存在关联,而一次急性的耐力运动就能提高人体内牛磺酸的浓度。因此,牛磺酸的缺乏很可能是一个驱动衰老的重要因素,因为在蠕虫、啮齿动物和灵长类动物中,提高牛磺酸水平都能延长健康跨度,并在蠕虫和啮齿动物中延长寿命。鉴于此,在人类中开展临床试验来验证牛磺酸缺乏是否是驱动人类衰老的原因,显得尤为必要和紧迫。

牛磺酸是一种半必需微量营养素,它是人类及其他真核生物体内含量最丰富的氨基酸之一。此前已有研究表明,血液中牛磺酸的浓度与健康状况有关,但它是否直接影响衰老过程,这一点此前仍是未知。为了填补这一知识空白,我们系统地测量了不同物种在衰老过程中血液中牛磺酸的浓度变化,并深入研究了补充牛磺酸对多种动物健康跨度和寿命的影响。

研究结果清晰地表明,无论是在小鼠、猴子还是人类体内,血液中的牛磺酸浓度都会随着年龄增长而下降。为了探究这种下降是否真的驱动了衰老过程,我们对处于中年的野生型雌雄 C57Bl/6J 小鼠进行了试验:一组每天口服牛磺酸溶液,另一组则使用对照溶液,直至它们自然死亡。结果令人鼓舞:补充牛磺酸的雌雄小鼠都比对照组活得更久。接受牛磺酸治疗的小鼠中位寿命延长了 10% 到 12%,而在 28 个月时,其预期寿命更是增加了约 18% 到 25%。

一个真正有意义的抗衰老疗法,不仅要延长寿命,更重要的是改善健康跨度——即保持健康活力的时间。因此,我们进一步评估了补充牛磺酸的中年小鼠的健康状况,发现它们的骨骼、肌肉、胰腺、大脑、脂肪、肠道以及免疫系统功能都有所改善,这整体上证明了其健康跨度的增加。在猴子身上,我们也观察到了类似的有益效果。

为了检验牛磺酸的这种积极作用是否跨越了物种界限,我们还研究了它对蠕虫和酵母寿命的影响。虽然牛磺酸并未影响单细胞酵母的复制寿命,但它确实延长了多细胞蠕虫的寿命。对牛磺酸补充剂改善健康跨度和寿命的潜在机制进行深入探究后,我们发现牛磺酸对衰老的几个关键标志产生了积极影响。具体来说,它减少了细胞的衰老迹象,保护了端粒酶免受功能损伤,抑制了线粒体功能障碍,降低了细胞的 DNA 损伤水平,并减轻了与年龄相关的炎症。

在人类队列中,我们分析了代谢物与临床风险因素之间的关联,结果显示,较低的牛磺酸、亚牛磺酸(hypotaurine)和 N-乙酰牛磺酸(N-acetyltaurine)浓度与多种不良健康状况显著相关,例如腹部肥胖增加、高血压、炎症反应以及 2 型糖尿病的普遍性更高。此外,我们还发现,一次短时间的耐力运动就能显著提高血液中牛磺酸代谢物的浓度,这可能部分解释了运动所带来的抗衰老效应。

总而言之,研究发现牛磺酸的含量在衰老过程中确实减少。而通过补充牛磺酸来逆转这一趋势,成功地延长了小鼠和蠕虫的寿命与健康跨度,并改善了猴子的健康跨度。这有力地将牛磺酸缺乏确定为在这些物种中驱动衰老的一个重要因素。为了最终验证牛磺酸缺乏是否同样是驱动人类衰老的元凶,亟需开展长期、设计严谨的牛磺酸补充剂临床试验,并将健康跨度和寿命作为重要的评估指标。

本文译自 Science,由 BALI 编辑发布。