活多久,脂肪说了算!Nature子刊揭秘延寿33%膳食脂肪的背后秘密
脂肪也分好坏!饱和脂肪和反式脂肪容易造成肥胖、增加心脏病的风险;而单不饱和脂肪反而能够控制体重和血糖,多不饱和脂肪也能降低患心血管疾病发生。
这些脂肪在人体内会分解成脂肪酸,其中,单不饱和脂肪酸(MUFA)就有着延寿的特殊技能。此前,已有实验证明富含MUFA的油酸和棕榈油酸可以延长无脊椎动物的寿命,富含MUFA的橄榄油也有助于人类长寿[1,2]。
近期,美国斯坦福大学Anne Brunet团队在《Nature》子刊上发表文章,找出了MUFA延寿背后的两大推手——脂滴与过氧化物酶体,它们共同调节脂质稳态,从而延长机体寿命[3],有望用于转化开发新的抗衰干预措施。
如果说细胞中的线粒体是能量发电厂,那么脂滴(Lipid Droplets)则是能量仓库,负责储存脂质。脂滴在细胞中无处不在,它可以按照细胞的需要快速动员脂质释放脂肪酸,同时将中性脂质和细胞质隔离开,以保护细胞免受游离脂肪酸的毒性[4]。
图注:脂滴(下)与线粒体(上)相连推进脂肪酸进入线粒体后的β-氧化和ATP生成
本文主角MUFA的延寿效果正是和脂滴相关。研究人员首先关注到MUFA累积可以增加秀丽隐杆线虫肠细胞中的脂滴数量,尤其在补充顺式单不饱和脂肪酸(如橄榄油中的油酸)时,明显可见脂滴增多,相应的寿命延长。
而反式MUFA(如人造黄油和乳制品)恰恰相反,会对心血管造成不利影响。由此可知,补充顺式MUFA才能起到延寿效果。
图注:1. 绿色表示标记的脂滴数量;2. 黄色为油酸(顺式);紫色为反油酸(反式)
为确定脂滴是MUFA延寿的“必需品”,研究人员靶向敲低了线虫中合成脂滴的lpin-1基因。结果发现,即使保持高浓度MUFA,由于敲低lpin-1导致脂滴合成减少,线虫寿命也会相对缩短,MUFA延寿效果大打折扣。这说明,脂滴数量对摄入单不饱和脂肪酸后的延寿效果有着重要影响。
图注:深蓝色线为Lipin-1基因敲除组;ash-2 RNAi:利用RNA干扰技术抑制ash-2基因表达,增加MUFA积累
既然脂滴数量与寿命呈明显正相关,那么它是否能预测寿命长短呢?为此,研究人员评估了脂滴数量不同、基因相同的青年和中年线虫种群。
结果显示,同种类的线虫脂滴数量越少,寿命越短,这点在中年线虫中尤为明显——脂滴多者比脂滴少者寿命长33%!这既表明脂滴数量可用于预测线虫的剩余生命,也侧面印证增加脂滴对延长中青年线虫寿命的积极作用。
图注:黑色:脂滴数量少,寿命短;红色:脂滴数量多,寿命长
尽管脂滴在细胞中无处不在,但它们的脂质组成、数量和大小差异很大。MUFA既然能够增加脂滴数量,是否也能影响整体的脂质分布呢?于是,研究人员从中年线虫中提取出所有脂质进行实验。
结果发现,与对照组相比,补充单不饱和脂肪酸(MUFA)可以提高膜脂中MUFA/PUFA(多不饱和脂肪酸)比例,减少膜脂中醚脂的丰度,从而重塑膜脂。更重要的是,减少醚脂和多不饱和脂肪酸的比例,有助于降低脂质氧化带来的风险。
图注:1.MUFA/PUFA比例;2.醚脂丰度;3.高醚脂比例导致脂质氧化、膜损伤示意图
脂质氧化具有细胞毒性,会引发氧化应激、损伤和细胞凋亡的一系列后果,且与动脉粥样硬化、哮喘、帕金森病等疾病息息相关[5,6]。
另外,有研究表明脂质过氧化产物的增加与年龄直接挂钩,中老年人的脂质氧化水平明显高于年轻人[5],在伤残的八九十岁人群中更为显著。而MUFA的累积恰好能够降低脂质氧化水平。
这不禁引发研究人员进一步思考:在MUFA干预脂质氧化的过程中,是否存在与脂滴一同影响延寿的因子?
研究发现,MUFA影响脂质氧化、延长寿命的另一个秘诀是增加过氧化物酶体。过氧化物酶体是细胞中的一种小囊泡,它为降解过氧化物提供了空间,在这里过氧化氢会被降解成水和氧气[7,8],从而中和毒性。
团队发现,当年龄增加时,过氧化物酶体和脂滴有着相似的变化轨迹——生命体中二者的数量均在年轻时增加,中年时下降。当提高MUFA水平时,可以观察到过氧化物酶体数量提升。
图注:黑色:对照组;红色:增加MUFA组
为了从基因层面确认脂滴和过氧化物酶体间的关系,研究人员测试了位于这两个细胞器(脂滴和过氧化物酶体)上或涉及脂质代谢过程的62个基因。他们发现,大多数基因变化对它们的数量影响是相同的。
具体而言,增加脂滴数量的基因变化同样能增加过氧化物酶体,而减少过氧化物酶体的基因变化会同时减少脂滴数量。
图注:左:敲除nhr-49、sbp-1基因;右图:敲除ash-2、fat-2、hosl-1基因
更值得一提的是,当脂滴和过氧化物酶体梦幻联动——同时增加这两种细胞器相关基因的表达,可增强MUFA的延寿效果,相反降低两种细胞器生成的基因表达会减弱延寿效果。
图注:蓝色:两种细胞器数量减少,MUFA延寿效果被削弱;红色:两种细胞器数量增加,MUFA延寿效果不受影响
时光派点评
美国德克萨斯大学健康科学中心曾经的一项实验也显示,在饮食限制的小鼠中,最胖的小鼠寿命最长[9]。因此,这些研究均表明不是所有的脂肪都可怕,吃对了还有延寿效果!
具体怎么鉴别膳食脂肪呢?不如这样记:“脂肪千千万,认准不饱和脂肪酸”!常见含有单不饱和脂肪食物有橄榄油、牛油果、菜籽油、花生油、杏仁、榛子、山核桃和其他坚果等[10]。
你还知道什么富含这类“好脂肪”的美食吗?欢迎评论区留言分享给大家哦!
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参考文献
[1]Mendez, M. A. & Newman, A. B. Can a Mediterranean diet pattern slow aging?. J. Gerontol. A 73, 315–317 (2018).
[2]Ramirez-Tortosa, C. L. et al. Longevity and cause of death in male wistar rats fed lifelong diets based on virgin olive oil, sunflower oil, or fish oil. J. Gerontol. A 75, 442–451 (2020).
[3]Papsdorf, K., Miklas, J., Hosseini, A., Cabruja, M., Morrow, C., & Savini, M. et al. (2023). Lipid droplets and peroxisomes are co-regulated to drive lifespan extension in response to mono-unsaturated fatty acids. Nature Cell Biology. doi: 10.1038/s41556-023-01136-6
[4]Yang, M., Luo, S., Yang, J., Chen, W., He, L., & Liu, D. et al. (2022). Lipid droplet - mitochondria coupling: A novel lipid metabolism regulatory hub in diabetic nephropathy. Frontiers In Endocrinology, 13. doi: 10.3389/fendo.2022.1017387
[5]Repetto, M., Semprine, J., & Boveris, A. (2012). Lipid Peroxidation: Chemical Mechanism, Biological Implications and Analytical Determination. Lipid Peroxidation. doi: 10.5772/45943
[6]Mylonas C, Kouretas D. Lipid peroxidation and tissue damage. (1999 ) In Vivo. May-Jun;13(3):295-309. PMID: 10459507.
[7]Joshi, S., & Subramani, S. (2013). Peroxisomes. Encyclopedia Of Biological Chemistry, 425-430. doi: 10.1016/b978-0-12-378630-2.00503-x
[8]Peroxisome | Description & Function. (2023). Retrieved 6 May 2023, from https://www.britannica.com/science/peroxisome
[9]Liao, C. Y. et al. Fat maintenance is a predictor of the murine lifespan response to dietary restriction. Aging Cell 10, 629–639 (2011).
[10]https://www.webmd.com/diet/guide/types-fat-in-foods