熱量限制和運(yùn)動(dòng)對衰老影響的研究進(jìn)展①

彩方慧 陳彩珍

(華東師范大學(xué)青少年健康評價(jià)與運(yùn)動(dòng)干預(yù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 上海 200241)

熱量限制和運(yùn)動(dòng)對衰老影響的研究進(jìn)展①

彩方慧 陳彩珍

(華東師范大學(xué)青少年健康評價(jià)與運(yùn)動(dòng)干預(yù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 上海 200241)

在老齡化日益嚴(yán)重的今天,老年人口逐年增加,而患有老年性退行性疾病的人也越來越多。目前國內(nèi)外關(guān)于衰老與抗衰老的研究表明,熱量限制在延緩衰老方面發(fā)揮著重要的作用,該文主要對熱量限制以及運(yùn)動(dòng)對衰老的影響機(jī)制進(jìn)行分析綜述,運(yùn)動(dòng)與熱量限食相結(jié)合,采用科學(xué)合理的運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度對衰老進(jìn)行早期預(yù)防,發(fā)現(xiàn)保持良好的飲食習(xí)慣和生活方式,在不影響營養(yǎng)物質(zhì)攝入的條件下適當(dāng)限制每日的熱量以及經(jīng)常性地做體育鍛煉,能夠有效地延緩衰老進(jìn)程,很有可能為未來的抗衰老干預(yù)提供新的思路和途徑。

衰老 熱量限制 運(yùn)動(dòng)

在老齡化日益嚴(yán)重的今天，老年人口逐年增加，預(yù)計(jì)到2050年，全世界將會有50%的人口超過60歲。衰老(aging senescence)又稱為老化，它是隨著年齡的增長而出現(xiàn)的難以逆轉(zhuǎn)的退行性變化，循序漸進(jìn)地趨向死亡且不可逆轉(zhuǎn)的普遍自然現(xiàn)象，是先天遺傳和后天環(huán)境相互作用的結(jié)果，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，熱量限制在一定程度上可以延緩衰老并延長壽命，但其機(jī)制尚不明確。熱量限制的作用信號Sirtuins蛋白是目前受到關(guān)注最多的蛋白質(zhì)，該文主要從熱量限制和運(yùn)動(dòng)干預(yù)方面來闡述抗衰老的作用機(jī)制，而熱量限制結(jié)合運(yùn)動(dòng)能夠更好地延緩衰老進(jìn)程，也是目前衰老研究的熱點(diǎn)。

1 Sirtuins家族

Sirtuins蛋白是一組具有NAD+依賴性的組蛋白去乙?；瘷C(jī)轉(zhuǎn)移酶，而酵母中的Sirtuins又稱為Sir2，它可以調(diào)節(jié)細(xì)胞老化、基因沉默、細(xì)胞分化的過程，而Sirt1(沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關(guān)酶1)是一種依賴于煙酰胺嘌呤二核苷酸的去乙?；瘷C(jī)轉(zhuǎn)移酶，是Sir2的同源物，能將體內(nèi)能量代謝和基因表達(dá)調(diào)控相偶聯(lián)。Guarente發(fā)現(xiàn)Sir家族蛋白是長壽基因的關(guān)鍵調(diào)解者，它可以改善代謝特性、增強(qiáng)胰島素對機(jī)體的敏感性，增強(qiáng)自身機(jī)體的抗氧化能力，降低產(chǎn)生自由基的速率等，在酵母菌、蠕蟲、果蠅身上，如果額外增加Sir2基因或序列，可以增加18%～50%的壽命，而酵母中此基因的缺失會減少壽命。細(xì)胞生物學(xué)證明了Sirtuins家族共有7個(gè)成員(Sirt1～7)，Sirt6、7是核蛋白質(zhì)，Sirt3、4、5是線粒體蛋白質(zhì)，而Sirt1、2發(fā)現(xiàn)于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中?？梢?，Sirt1是與長壽關(guān)系最為密切的分子，在能量代謝方面起著重要的作用。我們應(yīng)致力于研究Sirt1抗衰老的機(jī)制，深入發(fā)掘它能夠延緩衰老的原因，也為未來關(guān)于熱量限制的策略提供較科學(xué)的指導(dǎo)方案。

2 熱量限制

從1935年McCay等發(fā)現(xiàn)適度限食可以延長大鼠壽命以來，研究人員陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，熱量限制發(fā)揮抗衰老作用，主要原因包括增加抗內(nèi)源性應(yīng)激在能量代謝和氧化應(yīng)激中的變化，可以取得延長壽命和提高生活質(zhì)量的效應(yīng)，也可以延緩不同物種的衰老進(jìn)程。那么，什么才能叫做熱量限制呢？限制多少才算是合理且健康的飲食呢？它又是如何延緩衰老進(jìn)程的呢？熱量限制是指在不會導(dǎo)致營養(yǎng)不良的情況下限制食物熱量攝入量至非隨意攝入水平，即將每日攝入熱量減少所需能量的20%～40%，即使是這樣也不會造成缺乏營養(yǎng)甚至營養(yǎng)不足的現(xiàn)象，而對于熱量限制的作用信號如Sirt1去乙酰化酶、mTOR信號通路等分子來說，適度的熱量限制可以使Sir2的活性升高，Sir2基因是許多酵母菌株延長壽命的必須物，熱量限制可以大大改善體內(nèi)細(xì)胞的生化反應(yīng)，研究發(fā)現(xiàn)，Sir2很有可能會調(diào)節(jié)染色質(zhì)的生化活性。這就意味著Sirtuins蛋白具有調(diào)節(jié)新陳代謝從而延長壽命的作用。Sirt1是NAD依賴的組蛋白去乙?；钢唬梢耘c過氧化物酶體增殖物活化受體協(xié)同刺激因子1α (PGC-1a)及HNF4a形成一種蛋白復(fù)合物，在NAD+的參與下，Sirt1將乙?；疨GC-1a去乙酰化，激活HNF4a，從而調(diào)控糖異生相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，調(diào)控代謝信號，引起有關(guān)蛋白質(zhì)的去乙酰化[5]。而在衰老機(jī)體內(nèi)，Sirt1的基因表達(dá)量減少以及Sirt1的缺失直接會導(dǎo)致新陳代謝率低下，而熱量限制可以通過抑制衰老基因p16ink4α的表達(dá)而實(shí)現(xiàn)長壽的目的，IGF-1下游信號被Sirt1影響，而NAD屬于sirtuins蛋白家族，在調(diào)節(jié)壽命方面發(fā)揮著重要作用，Sirt1作為抗衰老蛋白參與調(diào)節(jié)細(xì)胞衰老與炎癥反應(yīng)，此信號受熱量限制的影響。在酵母菌中，熱量限制通過增加線粒體呼吸作用，激活sir2從而延長壽命。在哺乳動(dòng)物中，熱量限制通過激活某些組織中的Sirt1，可以監(jiān)控肌肉功能和線粒體生物發(fā)生，而PGC-1a是線粒體生物起源發(fā)生的誘導(dǎo)物，通過脫乙?；疨GC-1a并增加其活性，降低ROS，從而達(dá)到延長壽命的作用。

3 運(yùn)動(dòng)抗衰老作用

運(yùn)動(dòng)雖然不能逆轉(zhuǎn)衰老過程，但是它可以減弱由于衰老帶來的不良效應(yīng)。適宜的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以提升Sirt1的活性表達(dá)，也能改善抗氧化系統(tǒng)的能力，并能夠有效地預(yù)防心血管疾病和代謝性疾病，可以推遲細(xì)胞損傷堆積和衰老過程中的生理功能障礙特點(diǎn)，可以有效延緩衰老進(jìn)程。衰老時(shí)，自由基的水平會隨著年齡增加而增加，而Sirt1參與衰老過程中的氧化應(yīng)激反應(yīng)，Sirt1的活性是減少老化的重要機(jī)制，長期運(yùn)動(dòng)后的Sirt1的活性增加，能夠有效地提高Sirt1的活性。Brunet等人在研究中證實(shí)哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的Sirt1可能是通過FOXO轉(zhuǎn)錄因子來控制的，Sirt1增加FOXO3a誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯的能力，其參與DNA修復(fù)來監(jiān)管生物的壽命，而FOXO3a也已經(jīng)證實(shí)可以調(diào)節(jié)熱量，限制模型的Sirt1效應(yīng)，但是運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以提高FOXO3a的蛋白表達(dá)，而高中低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)能夠使小鼠抗氧化能力增強(qiáng)，能有效地清除體內(nèi)的自由基?？梢姷蛷?qiáng)度運(yùn)動(dòng)相對于高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)自由基清除能力高，有助于提高腦的血流量和氧氣的供給，提高肺功能水平，延緩肺組織老化。

自從童坦君院士提出“雙適”(適度限食、適度運(yùn)動(dòng))對衰老具有效益這個(gè)觀點(diǎn)以來，熱量限制和身體活動(dòng)對心智功能的有利影響已經(jīng)被充分證實(shí)，二者對延緩衰老有著共同的特點(diǎn)，能對高血壓、糖尿病、增齡性肌纖維凋亡有抵抗作用，且這二種方案也都能夠減小或延緩與年齡有關(guān)的神經(jīng)肌肉功能的下降速率。當(dāng)前的研究證明，不僅熱量限制可以增強(qiáng)長壽因子Sirt1的表達(dá)活性，適度的體育運(yùn)動(dòng)也可以取得相同的效果。最近有關(guān)熱量限制和適量運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的研究報(bào)告指出，其延緩衰老，維持健康的效果要比單獨(dú)進(jìn)行熱量限制的效益要好，熱量限制和運(yùn)動(dòng)對于減輕體重有著顯著的效果。而運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量消耗下降主要是維護(hù)正常機(jī)體的活動(dòng)能量，熱量限制的有利影響有些類似于依靠運(yùn)動(dòng)帶來效益，運(yùn)動(dòng)與熱量限制一樣存在著許多因素，除了選擇中小強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目以外，還應(yīng)該根據(jù)自身情況選擇合適的運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。

4 結(jié)語

老年醫(yī)學(xué)的不斷深入發(fā)展，目前的研究為老齡化帶來的疾病提供了新的見解，采用科學(xué)合理的適當(dāng)體育鍛煉對衰老進(jìn)行早期預(yù)防，在不影響營養(yǎng)物質(zhì)攝入的條件下，適當(dāng)限制每日的熱量，保持良好的飲食習(xí)慣和生活方式，尤其要關(guān)注Sirt1能夠延緩衰老發(fā)生的作用，成為防治慢性疾病和抗衰老藥物的新靶點(diǎn)，可以通過不斷的科學(xué)探索，尋找出對人類有利的預(yù)防和延緩衰老的方案，從而為預(yù)防衰老提供科學(xué)的指導(dǎo)。

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G804.7

A

2095-2813(2017)01(b)-0019-02

10.16655/j.cnki.2095-2813.2017.02.019

彩方慧(1987—)，女，漢，河南商丘人，碩士研究生在讀，研究方向：運(yùn)動(dòng)與適應(yīng)。陳彩珍(1967—)，女，漢，福建人，博士，教授，研究方向：運(yùn)動(dòng)與適應(yīng)。