撰文丨王聰
編輯丨王多魚(yú)
排版丨水成文
眼睛中的許多重要生物學(xué)過(guò)程都受到晝夜節(jié)律的調(diào)控，晝夜節(jié)律功能障礙已成為眼睛衰老的潛在驅(qū)動(dòng)因素。限制飲食是目前最有效的延長(zhǎng)壽命的方法之一，并且限制飲食會(huì)影響晝夜節(jié)律，這種影響會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)而放大。那么，眼睛、飲食、晝夜節(jié)律和壽命之間存在著什么樣的聯(lián)系呢？
近日，美國(guó)巴克衰老研究所的 Pankaj Kapahi 團(tuán)隊(duì)在 Nature 子刊 Nature Communications 期刊發(fā)表了題為：Dietary restriction and the transcription factor clock delay eye aging to extend lifespan in Drosophila Melanogaster 的研究論文。
這項(xiàng)在模式動(dòng)物果蠅中的研究，首次證實(shí)了飲食、晝夜節(jié)律、眼睛健康和壽命之間的聯(lián)系，還意外地發(fā)現(xiàn)了眼睛實(shí)際上正在推動(dòng)衰老的發(fā)展。限制飲食通過(guò)促進(jìn)保護(hù)視覺(jué)系統(tǒng)免受年齡和光相關(guān)損害的晝夜穩(wěn)態(tài)過(guò)程來(lái)延長(zhǎng)壽命。
總的來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)研究確認(rèn)眼睛是對(duì)飲食敏感的壽命調(diào)節(jié)器，表明視覺(jué)是一種導(dǎo)致機(jī)體衰老的拮抗多效性（Antagonistic Pleiotrophy）過(guò)程。
拮抗多效性（是由進(jìn)化生物學(xué)家 George Williams 于1953年提出的假說(shuō)，該假說(shuō)認(rèn)為，衰老之所以沒(méi)有在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中消失，是因?yàn)榕c衰老相關(guān)的基因在生命早期促進(jìn)了生存和繁殖，因此在衰老的促進(jìn)作用就在進(jìn)化中被忽視了）。
該研究的通訊作者 Pankaj Kapahi 教授表示，眾所周知，眼部疾病與健康狀況不佳之間存在關(guān)聯(lián)。而這項(xiàng)研究表明，二者之間并非簡(jiǎn)單的相關(guān)性，眼睛的功能障礙實(shí)際上會(huì)導(dǎo)致許多其他組織出現(xiàn)問(wèn)題。自己的實(shí)驗(yàn)室多年來(lái)證明了禁食和熱量限制可以改善身體的多項(xiàng)功能，而這一最新研究表明，限制飲食可以改善視力，從而有助于延長(zhǎng)壽命。
該論文的第一作者 Brian Hodge 博士表示，眼睛本身可以直接調(diào)節(jié)壽命的發(fā)現(xiàn)既意外又讓人驚訝。他表示，這種令人驚訝的聯(lián)系實(shí)際上源于晝夜節(jié)律“生物鐘”，這是一種存在生物體內(nèi)每個(gè)細(xì)胞的分子機(jī)制，在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中適應(yīng)太陽(yáng)升起和降落引起的光合溫度變化的機(jī)制。這種以24小時(shí)為周期的晝夜節(jié)律會(huì)影響動(dòng)物復(fù)雜的行為，例如捕食者與被捕食者之間的作用，睡眠/覺(jué)醒周期，甚至還會(huì)在分子層面影響基因轉(zhuǎn)錄、DNA 修復(fù)、蛋白質(zhì)翻譯等等。
早在2016年，Pankaj Kapahi 實(shí)驗(yàn)室就在 Cell Metabolism 期刊發(fā)表論文，表明限制飲食（Dietary Restriction，DR）除了會(huì)讓果蠅延長(zhǎng)壽命外，還讓它們的晝夜節(jié)律發(fā)生了顯著變化。
隨后，Brian Hodge 博士加入實(shí)驗(yàn)室，他想更深入地研究哪些晝夜節(jié)律過(guò)程會(huì)隨飲食變化而改變，以及限制飲食對(duì)延長(zhǎng)壽命的作用是否依賴(lài)于晝夜節(jié)律過(guò)程。他還表示，果蠅壽命很短，可以大量研究、快速篩選，因此是一種非常完美的研究壽命的動(dòng)物模型。
研究團(tuán)隊(duì)將非限制飲食的果蠅與僅喂食10%蛋白質(zhì)的限制飲食果蠅對(duì)比，以篩選哪些基因產(chǎn)生晝夜節(jié)律變化。他們發(fā)現(xiàn)，許多基因會(huì)立即對(duì)飲食變化產(chǎn)生反應(yīng)，且這種反應(yīng)是有節(jié)律性的。他們還發(fā)現(xiàn)，在限制飲食情況下激活最多的節(jié)律基因都來(lái)自眼睛，特別是來(lái)自光感受器，也就是眼睛視網(wǎng)膜中對(duì)光產(chǎn)生反應(yīng)從而感光的神經(jīng)元。
研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探索了眼睛是如何適應(yīng)限制飲食而產(chǎn)生改變的，以及與延長(zhǎng)壽命之間存在什么關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，改變生物鐘相關(guān)基因，會(huì)加速視覺(jué)衰老，誘導(dǎo)全身免疫反應(yīng)，并縮短壽命。飲食限制的果蠅則會(huì)受到保護(hù)，免受光感受器激活對(duì)縮短壽命的影響。而突變光感受器中感光蛋白視紫紅質(zhì)或?qū)⒐壷糜诤诎淡h(huán)境中，能夠延長(zhǎng)其壽命。
該研究的通訊作者 Pankaj Kapahi 教授表示，一直以來(lái)，我們都認(rèn)為眼睛只是為我們提供視覺(jué)，并沒(méi)有意識(shí)到眼睛是整個(gè)生物個(gè)體來(lái)說(shuō)是必須要保護(hù)的。但這也不難理解，因?yàn)檠劬κ莻€(gè)總是暴露在外界環(huán)境中的器官，因此免疫防御系統(tǒng)非?；钴S，這會(huì)導(dǎo)致炎癥，長(zhǎng)此以往會(huì)導(dǎo)致多種常見(jiàn)的慢性疾病。此外，光照本身會(huì)導(dǎo)致光感受器退化，從而導(dǎo)致炎癥。
Pankaj Kapahi 教授還表示，現(xiàn)在越來(lái)越多的人長(zhǎng)時(shí)間盯著電腦或手機(jī)屏幕，直到深夜都暴露在光污染中，這顯然對(duì)人體生物鐘有害。這項(xiàng)最新研究表明，這些行為不僅僅會(huì)傷害眼睛，產(chǎn)生的害處很可能超出了對(duì)視力的影響，還會(huì)損害身體的其他部分甚至是大腦。
值得一提的是，該論文的第一作者 Brian Hodge 博士目前在一家抗衰老研究初創(chuàng)公司 Fountain Therapeutics 工作，該公司由斯坦福大學(xué)的 Thomas Rando 教授等人創(chuàng)立，Thomas Rando 教授曾于2005年在 Nature 發(fā)表論文，通過(guò)異體共生小鼠實(shí)驗(yàn)證實(shí)年輕的血液可以逆轉(zhuǎn)衰老。
Fountain Therapeutics 基于細(xì)胞的人工智能驅(qū)動(dòng)技術(shù)平臺(tái)，能夠提取細(xì)胞特征，深入了解細(xì)胞衰老過(guò)程，從而確定新的治療靶點(diǎn)和疾病生物標(biāo)志物，致力于發(fā)現(xiàn)和推進(jìn)旨在逆轉(zhuǎn)細(xì)胞衰老的治療方法，讓衰老與疾病脫鉤，延長(zhǎng)人類(lèi)健康壽命。目前該公司已完成2600萬(wàn)美元的A輪融資。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-022-30975-4
https ://doi.org/10.1016/j.cmet.2015.10.014
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