已經(jīng)有研究表明，飲食限制可以延長許多生物的壽命，并減少與年齡相關(guān)疾病的發(fā)生率和進(jìn)展[1, 2]。

很多科學(xué)家已經(jīng)從熱量的角度對飲食限制延長壽命的機(jī)制做出了解釋。然而你可曾想過，或許食物散發(fā)的氣味與壽命也存在某些聯(lián)系。

近日，美國密歇根大學(xué)與華中科技大學(xué)合作研究團(tuán)隊(duì)在《自然·衰老》雜志發(fā)表了一篇相關(guān)的研究。

他們發(fā)現(xiàn)：除了營養(yǎng)之外，來自食物氣味的感知對于壽命也有很重要的影響[3, 4]。

研究者們提出，食物氣味或許可以抑制飲食限制對生物的延壽作用。

▲ 論文首頁截圖

先前該領(lǐng)域的研究主要集中在食物中的營養(yǎng)物質(zhì)如何影響老化?？茖W(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些可以調(diào)節(jié)壽命的營養(yǎng)信號(hào)通路，比較著名的有AMPK和mTOR信號(hào)通路[5-7]。

然而，食物不僅僅由營養(yǎng)組成，其他成分也與食物相關(guān)，例如揮發(fā)性氣味和各種類型的非揮發(fā)性、非營養(yǎng)性化學(xué)物質(zhì)。

與營養(yǎng)性成分一樣，這些食物成分也可能影響衰老[3]。例如，對于秀麗隱桿線蟲，化學(xué)感受器缺陷會(huì)改變它們的壽命，表明化學(xué)信號(hào)在壽命的調(diào)節(jié)中發(fā)揮了作用[8, 9]。

但是，食物中的非營養(yǎng)化學(xué)物質(zhì)是如何調(diào)節(jié)壽命的呢？是否是通過與大腦相互作用？如果是，那是如何相互作用的呢？大腦隨后又是如何與身體的其他部分相互作用以改變壽命的呢？

▲ 該圖片由Free-Photos在Pixabay上發(fā)布

研究者們通過秀麗隱桿線蟲探究了這個(gè)問題（秀麗隱桿線蟲是一種廣泛用于研究衰老生物學(xué)的遺傳模型生物）?？茖W(xué)家們使用線蟲生長培養(yǎng)基瓊脂平板，同時(shí)對線蟲進(jìn)行飲食限制，并在實(shí)驗(yàn)組平板的蓋子上增加了秀麗隱桿線蟲的食物——活的OP50細(xì)菌。

這樣就可以保證平板上接受飲食限制的線蟲與蓋子上的細(xì)菌沒有直接接觸，同時(shí)又可以聞到這些細(xì)菌散發(fā)出的氣味——食物的味道太慘了。

結(jié)果表明，食物氣味會(huì)抑制飲食限制線蟲的壽命，但不會(huì)抑制隨意進(jìn)食線蟲的壽命。

▲ 能聞到，但吃不到，小線蟲實(shí)在是太慘了

食物的氣味是如何抑制飲食限制的線蟲壽命的呢？

由于氣味通常是由神經(jīng)系統(tǒng)感知的，這個(gè)過程需要神經(jīng)傳遞，研究者們首先提問：神經(jīng)傳遞是否介導(dǎo)了氣味對飲食限制線蟲壽命的影響？如果答案是肯定的，那么是哪些類型的神經(jīng)傳遞參與介導(dǎo)的呢？

通過篩查基因突變，探究特定基因突變后對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，發(fā)現(xiàn)食物氣味對飲食限制線蟲壽命的抑制作用需要神經(jīng)傳遞。通過鈣成像及轉(zhuǎn)基因技術(shù)，發(fā)現(xiàn)ADF，CEP和RIC神經(jīng)元形成嗅覺回路，介導(dǎo)氣味誘導(dǎo)的飲食限制線蟲的壽命抑制。

研究者們還發(fā)現(xiàn)，在這個(gè)通路中，ADF神經(jīng)元起主要的感覺神經(jīng)元的作用，通過G蛋白介導(dǎo)的轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制來感應(yīng)食物的氣味。然后，ADF神經(jīng)元刺激CEP神經(jīng)元，進(jìn)而抑制RIC神經(jīng)元。

▲ 神經(jīng)通路

研究者們進(jìn)一步發(fā)問：嗅覺回路是如何與動(dòng)物身體的其余部分相互作用，以調(diào)節(jié)飲食限制線蟲壽命的呢？

通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)及RNA干擾技術(shù)，研究者們發(fā)現(xiàn)，嗅覺回路向腸道發(fā)出信號(hào)，調(diào)節(jié)能量傳感器AMPK，以抑制飲食限制線蟲的壽命，從而說明腦腸信號(hào)軸在這個(gè)過程中發(fā)揮了作用。

那么嗅覺回路是如何向腸道發(fā)出信號(hào)以調(diào)節(jié)AMPK的呢？通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，腸中的章魚胺信號(hào)通過Gq-PLCβ-CaMKK依賴性機(jī)制刺激AMPK的磷酸化，最終實(shí)現(xiàn)延長壽命。

考慮到章魚胺和去甲腎上腺素是同系物，那么去甲腎上腺素信號(hào)傳導(dǎo)是否可以通過類似的Gq-PLCβ-CaMKK依賴性機(jī)制調(diào)節(jié)哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的AMPK呢？

研究人員用小鼠原代皮下脂肪細(xì)胞和原代肝細(xì)胞進(jìn)行了進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，這兩種細(xì)胞均表達(dá)Gq偶聯(lián)的α1A-腎上腺素能受體。結(jié)果是，小鼠原代細(xì)胞中去甲腎上腺素信號(hào)傳導(dǎo)的激活，的確通過類似的Gq-PLCβ-CaMKK依賴性機(jī)制調(diào)節(jié)AMPK。

最后，研究者們證明，食物氣味和飲食限制的作用匯聚在AMPK上以調(diào)節(jié)壽命[4]。

▲ 完整通路

有趣的是，之前已有研究發(fā)現(xiàn)：阻斷小鼠的嗅覺感受器，可以刺激交感神經(jīng)釋放去甲腎上腺素，并能夠促進(jìn)脂肪組織中去甲腎上腺素的信號(hào)傳導(dǎo)，從而改善能量代謝并減輕肥胖[10]。相反，如果增強(qiáng)小鼠的嗅覺，則會(huì)引起胰島素抵抗和肥胖癥[10]。

這引出了一個(gè)非常有意思的可能性，即嗅覺可能通過去甲腎上腺素的信號(hào)傳導(dǎo)，來抑制小鼠的壽命。那么，測試那些嗅覺缺陷的小鼠是否長壽將是非常有趣的研究。

▲ 該圖片由DanaTentis在Pixabay上發(fā)布

本研究強(qiáng)調(diào)了這樣一個(gè)觀念：即不僅營養(yǎng)成分，食物中的氣味也會(huì)對飲食限制者的壽命產(chǎn)生影響[3]。這種影響是通過腦腸軸發(fā)揮作用的。

這個(gè)研究為衰老的探索打開了許多新的方向：食物氣味是否會(huì)抑制飲食限制對人類的延壽作用？如果會(huì)，那么我們是否可以通過降低食物氣味的散發(fā)，或減少對食物氣味的吸入，或減弱對食物氣味的感知，來達(dá)到延長壽命的效果？

不過，要是吃美食的時(shí)候，連味兒都聞不到，吃起來還會(huì)香么？

參考文獻(xiàn)

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本文作者丨Lavender

責(zé)任編輯丨BioTalker