當(dāng)我們?cè)谥笪r和蟹時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它們的顏色會(huì)變成紅色，你有沒有想過這是為什么？其實(shí)，這與藏在蝦和蟹殼中的一種物質(zhì)—— 蝦青素有關(guān)。
蝦青素雖然取名為“青”，但其本質(zhì)是種紅色的類胡蘿卜素，它在蝦和蟹的體內(nèi)是以與蛋白質(zhì)結(jié)合的形式存在的，呈現(xiàn)為青灰色，故取名為蝦青素。這種蛋白質(zhì)在高溫下會(huì)失去活性，釋放出游離的蝦青素，呈現(xiàn)出原本的紅色[1]。
蝦青素作為類胡蘿卜素家族的一員，自帶抗氧化性，它的抗氧化能力是維生素E的100多倍，被譽(yù)為“超級(jí)抗氧化劑”[2]。近幾年來蝦青素在抗衰方面受到了很大的關(guān)注，先前的研究發(fā)現(xiàn)蝦青素在腎臟、肝臟和肺等多個(gè)器官中都能促進(jìn)自噬，起到延緩衰老的作用[3]。
得益于蝦青素特有的水油溶解性，使得其能夠快速穿過血腦屏障[4]，那么蝦青素在大腦中會(huì)不會(huì)也能發(fā)揮類似的作用呢？近日，天津醫(yī)科大學(xué)張緒梅教授團(tuán)隊(duì)和劉歡副教授團(tuán)隊(duì)，以及湯臣倍健營(yíng)養(yǎng)健康研究院張旭光教授研究團(tuán)隊(duì)在權(quán)威期刊《Nutritional Neuroscience》上公布了研究成果，他們發(fā)現(xiàn)蝦青素可以通過誘導(dǎo)自噬來延緩與年齡相關(guān)的認(rèn)知能力和運(yùn)動(dòng)能力下降[5]。
要想研究蝦青素與大腦衰老的關(guān)系，再也沒有比SAMP10小鼠更好、更便捷的模型了，這是種加速衰老的模型小鼠，其特點(diǎn)是海馬體CA1區(qū)神經(jīng)元的減少和膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的低表達(dá)，表現(xiàn)為腦萎縮和學(xué)習(xí)認(rèn)知障礙[6]，認(rèn)知功能下降是衰老的重要特征。因此這次研究選擇了SAMP10小鼠作為研究對(duì)象。
研究人員首先研究蝦青素能否改善與年齡相關(guān)的認(rèn)知能力和運(yùn)動(dòng)能力的下降，于是他們進(jìn)行了第一批實(shí)驗(yàn)，他們將6個(gè)月大的雄性SAMP10小鼠均分為四組，每組12只，分別給予低(0.4mg/g)、中(0.8mg/g)、高(1.6mg/g)三種不同劑量的蝦青素，持續(xù)3個(gè)月，并拿正常衰老的SAMR1小鼠和不補(bǔ)充蝦青素的SAMP10小鼠作為對(duì)照組。
結(jié)果顯示補(bǔ)充蝦青素可以改善因衰老引起的學(xué)習(xí)記憶能力和運(yùn)動(dòng)能力下降，但是這種改善效果與劑量本身無關(guān)。補(bǔ)充不同劑量蝦青素的三組小鼠，其學(xué)習(xí)記憶能力和運(yùn)動(dòng)能力并沒有顯著差異。
圖注：左：五組小鼠在Morris水迷宮的逃逸潛伏期 右：補(bǔ)充蝦青素對(duì)五組小鼠前肢相對(duì)握力的影響
研究人員推測(cè)蝦青素提高學(xué)習(xí)記憶能力和運(yùn)動(dòng)能力，延緩大腦衰老的機(jī)制可能包括以下三點(diǎn)：減輕大腦皮層和海馬體的神經(jīng)元損傷、上調(diào)自噬基因來誘導(dǎo)自噬、調(diào)節(jié)信號(hào)通路來影響自噬。
減輕大腦皮層和海馬體的神經(jīng)元損傷
通過對(duì)大腦皮層和海馬體CA1區(qū)神經(jīng)元形態(tài)的觀察，研究人員發(fā)現(xiàn)未補(bǔ)充蝦青素的小鼠神經(jīng)元分布較為稀疏和紊亂，在形態(tài)上表現(xiàn)為輕度腫脹和變性，表明海馬體出現(xiàn)了神經(jīng)退行性變化。而補(bǔ)充蝦青素則可以延緩神經(jīng)元的變性并刺激神經(jīng)元的存活，說明蝦青素可部分防止大腦神經(jīng)退行性變化。
圖注：尼氏染色顯示的海馬體CA1區(qū)和大腦皮層中神經(jīng)元的數(shù)量
上調(diào)自噬基因誘導(dǎo)自噬
除了觀察到了神經(jīng)元的變化，他們還發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充蝦青素的三組小鼠的LC3 II/LC3 I(自噬活性的指標(biāo))和Beclin-1（自噬關(guān)鍵調(diào)控蛋白復(fù)合物）的表達(dá)顯著增加，而p62(自噬蛋白，與自噬活性呈負(fù)相關(guān))的表達(dá)顯著降低。結(jié)果表明，補(bǔ)充蝦青素會(huì)提高大腦細(xì)胞的自噬水平，并且中等劑量(0.8 mg/g)的蝦青素促進(jìn)自噬效果最好。
圖注：不同劑量蝦青素對(duì)自噬指標(biāo)的影響，從左到右依次為：Beclin-1、p62、LC3 II/LC3 I
調(diào)節(jié)信號(hào)通路來影響自噬
自噬除了依賴自噬蛋白以外，還有一些信號(hào)通路也會(huì)影響自噬。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，補(bǔ)充蝦青素會(huì)降低IGF-1和p-Akt的表達(dá)，進(jìn)而抑制mTOR的活性和提升FoxO3a的水平，在三個(gè)不同劑量組中，中等劑量蝦青素組抑制mTOR和提升FoxO3a水平效果都是最佳的。這似乎意味著蝦青素能通過調(diào)節(jié)IGF-1/Akt/mTOR和IGF-1/Akt/FoxO3a這兩個(gè)信號(hào)通路來影響自噬。
圖注：不同劑量蝦青素對(duì)信號(hào)通路的影響，B：IGF-1 C：p-akt D:mTOR
為了證明蝦青素延緩大腦衰老主要是通過自噬，研究人員于是做了第二批實(shí)驗(yàn)，他們另設(shè)了一組，在蝦青素中添加了自噬抑制劑3-MA，發(fā)現(xiàn)添加自噬抑制劑的那組，其蝦青素誘導(dǎo)的自噬被部分抵消了，并且蝦青素對(duì)學(xué)習(xí)記憶能力和運(yùn)動(dòng)能力的提升效果也大不如前，這進(jìn)一步證實(shí)了蝦青素是通過誘導(dǎo)自噬來實(shí)現(xiàn)延緩大腦衰老的。
圖注：對(duì)照組、蝦青素組、蝦青素+3-MA組的自噬活性指標(biāo)，左：Beclin-1 右：LC3 II/LC3 I
由于大腦的復(fù)雜性和血腦屏障的存在，大腦衰老一直是衰老領(lǐng)域的難題，例如常見的神經(jīng)退行性疾病阿爾茲海默癥，而蝦青素能自由地穿越血腦屏障，這表明它或許是種潛在延緩大腦衰老的物質(zhì)。
之前對(duì)于蝦青素的研究主要有兩個(gè)方向，一個(gè)是研究蝦青素強(qiáng)大的抗氧化性對(duì)于延緩衰老的作用[7]，另一個(gè)是研究蝦青素在不同器官中促進(jìn)自噬的作用[3]，這項(xiàng)研究巧妙地將兩者結(jié)合起來，發(fā)現(xiàn)蝦青素發(fā)揮抗衰的作用更多地是通過促進(jìn)自噬來實(shí)現(xiàn)的。
當(dāng)然，這項(xiàng)研究也有一定的局限性，我們已經(jīng)知道蝦青素可以通過促進(jìn)自噬來延緩衰老，而自噬是一種分解代謝過程，能通過清除自由基來改善細(xì)胞微循環(huán)。這種清除自由基的方式與抗氧化性不謀而合，而蝦青素又是種強(qiáng)大的抗氧化劑，那么蝦青素是不是通過激活自噬來發(fā)揮其抗氧化作用的？這項(xiàng)研究并未作出討論，需要進(jìn)行更加深入的探索和研究。
但無論怎樣，這項(xiàng)研究首次發(fā)現(xiàn)了蝦青素可以通過誘導(dǎo)自噬來延緩因年齡而導(dǎo)致的學(xué)習(xí)認(rèn)知能力和運(yùn)動(dòng)能力下降，而自噬作為影響衰老的重要機(jī)制[8]，表明蝦青素或許是一種具有抗衰特性的潛在的膳食補(bǔ)充劑。我們也期待未來會(huì)有更多關(guān)于蝦青素延緩衰老的研究。
參考文獻(xiàn)
[1]why-do-shellfish-change-colour-when-cooked
[2]PharmaNutrition, 3(4), 115-122.
[3] Marine Drugs, 17(10), 546.
[4] Marine drugs, 13(9), 5750-5766.
[5] Nutritional Neuroscience, 1-11.
[6]Journal of pharmacological sciences, 92(1), 28-34.
[7]ACS omega, 5(30), 19120-19130.
[8] Nature, 558(7708), 136-140.
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