运动不抗衰?原来是缺了这种细胞!多吃苋菜可补,NMN不行
有衰老生物学学者曾言:“如果你把运动效果装入瓶中,作为药片出售,这将是市场上最好的抗衰老干预措施之一。”简简单单的运动,正在一众小分子药物、高科技干预手段、复杂行为干预……中脱颖而出,成为“最受欢迎的抗衰干预方法”之一。
众所周知,慢性YAN症是造成衰老和衰老相关表型的重要因素,但是最近哈佛医学院学者在Science高分子刊上发表的一项研究却指出,运动竟会促进YAN症而不能抗衰[1]?
是运动欺骗了大家,还是衰老生物学错怪了运动?且看这项研究慢慢道来。
要研究运动的效果,就不能因为运动形式不同而对抗衰结果造成影响。研究者们让一部分小鼠在跑步机上按中等速度做急性耐力运动,在另一部分小鼠笼子里安装滚轮,让它们长期锻炼。
图注:这种可以自由选择的,是温和长期锻炼,放到跑步机上被迫跑的,是急性剧烈运动
虽然两种运动方式带来的基因表达变化大相径庭,但研究者们注意到了一个完全同步的现象:免疫细胞的显著增加和积累。
急性剧烈运动24小时后,小鼠肌肉里的免疫细胞迅速飙升,并在未来一周里持续增加,其中促YAN性巨噬细胞尤为明显;在持续性温和锻炼中,小鼠肌肉中的免疫细胞也不断增加,持续2周后才减退。
图注:不同形式运动后,肌肉中的免疫细胞都大幅增加
除了免疫细胞,一些YAN性因子也发生改变。急性运动后能吸引免疫细胞聚集的趋化因子ccl2、ccl7明显增加,而温和锻炼中对YAN性因子IFN-γ和IFN-α的反应也上升。
慢性YAN症是造成衰老的十二大“万恶之源”之一,那这些YAN性细胞和YAN性因子,岂不是会造成肌肉损伤、诱导肌肉衰老?不行不行,细思极恐,研究者们决定退出免疫小世界再来看运动效果。
小鼠温和运动2周后,它们表达增加的基因与伤口愈合反应、细胞外基质重塑、血管生成、氧化呼吸作用等息息相关,都是好作用。尤其是氧化呼吸作用,代表着线粒体功能的增强,是运动带来表观益处的主要原因之一。
图注:运动后的各项身体机能及其相关的基因的增强
怎么回事?运动咋还“当面抗衰,背后促YAN”呢?
看来想要解开运动谜团,还得从头梳理,研究者们再一次检查了运动后的免疫细胞数据,这次,一种躲藏在超亮眼促YAN性巨噬细胞背后的免疫细胞,进入了他们的视线——Treg细胞。
作为免疫细胞的一员,Treg随着其他各种免疫细胞一起在运动后的肌肉组织中增加,但是它天生和其他免疫细胞不对付,别的免疫细胞冲在灭杀入侵细菌、病变/衰老细胞的第一线,而Treg,冲在了灭杀其他杀疯了的免疫细胞的第一线[2],因此也被称为抑制性T细胞。
研究者尝试清除小鼠体内的所有Treg细胞,这时运动的促YAN真面目才展现出来:大量免疫细胞围攻一根肌纤维,肌肉切片染色显示出明显的YAN症病变,存在大面积急性损伤。
进一步去分析这些失去了Treg细胞的小鼠肌肉细胞成分和基因表达就会发现,运动后,促YAN性较强的NK细胞、CD4+T细胞、CD8+T细胞数量猛增,产生的YAN性因子IFN-γ更多,YAN症相关基因表达也增加。
图注:清除了Treg的小鼠,运动后肌肉YAN症和损伤都增加了不少
YAN症作用下,之前正常运动带来的那些增强效果受到阻碍,连简单的肌肉力量增强都做不到。研究者们首先对最显著的线粒体功能——氧化呼吸作用展开深入调查,发现拥有Treg细胞的正常鼠可以通过运动提升线粒体代谢水平,但在Treg缺席后,代谢就开始产生缺陷:
运动中产生的代谢物棕榈酸明显减少,其他脂肪酸种类,如亚油酸、油酸、十七烷酸和壬二酸也遵循相同的模式;代表脂肪酸进入线粒体进行氧化的代谢物左旋肉碱也显著减少;葡萄糖代谢过程的中间产物磷酸烯醇丙酮酸等也减少。脂肪或糖类的代谢都无法正常进行。
经过显微照片观察,研究者发现了“根本问题”:线粒体坏了!嵴丰富度丧失、基质内容物稀释、直径增加,整个线粒体都肿起来了,岌岌可危。
图注:DTR-代表正常含Treg细胞小鼠,DTR+代表清除了Treg细胞小鼠,箭头所指即为肿胀、损坏的线粒体
只是少了个Treg细胞,运动过程产生的YAN性反应就能搞坏肌肉细胞里的线粒体,且不说靠慢性YAN症温水煮青蛙,其造成的线粒体功能障碍,也是十二大衰老标识之一哇。
至于其他运动抗衰功效为什么也消失了呢?研究者们认为,在缺少Treg监管的小鼠肌肉中,YAN性因子IFN-γ的大量产生并非不占用公共资源,为了应答这些YAN性因子完成YAN性反应,肌肉不得不牺牲其他正常生理功能,其中就包括胆固醇稳态和血管生成。
图注:红色代表增强,紫色代表减弱,YAN性反应挤占了运动抗衰的资源
破案了!
运动的确会促YAN,但运动也能抗衰。增加泛醇细胞色素c还原酶、限速细胞色素c氧化酶等,产生以增强线粒体功能为代表的一众有益抗衰效果,关键还得在这个Treg细胞!只有让Treg细胞干掉那些疯狂的YAN性免疫细胞,才能保护运动抗衰效果稳稳展开。
所以,抗衰的到底是运动?还是Treg细胞?既然发现了在运动抗衰里的Treg细胞小秘密,研究者们就顺道也去检索了Treg细胞与衰老相关的研究历史。
他们首先发现,除了在运动抗衰里“力挽狂澜”,Treg细胞还能保护非肥胖糖尿病小鼠的肌肉和胰岛,抑制破骨细胞的分化,减缓骨关节YAN的进展等[3],在健康的组织中,Treg还有修复组织、促进组织再生的功能[2],说它抗衰也不假。
图注:Treg细胞抗YAN流程(红色部分组织为YAN症部位,蓝紫色为Treg,金黄色为效应T细胞)
但是也有研究指出,就像其他免疫细胞和整个免疫系统一样,Treg细胞也会受到衰老的影响,而衰老后慢慢失衡的Treg细胞会逐渐成为衰老的催化剂:
带有抗原记忆的特异性Treg逐渐积累,只能抑制年轻时能杀病原体杀疯了的那些免疫细胞,这些细胞后劲不足,放纵肿瘤进展、慢性感染和组织退化;而针对新冒出来的促YAN免疫细胞的Treg分化不出来,又放任促YAN免疫细胞在老年个体中兴风作浪[2]。
图注:随着年龄的增长,Treg细胞稳态逐渐丧失,造成免疫衰老和慢性YAN症的双重打击
也就是说,并非是Treg细胞本身能抗衰或促衰,单纯补充或消灭Treg细胞也不会对抗衰或折寿造成影响,它与其他免疫细胞之间保持平衡才是关键!太少,则YAN症肆虐,太多,则百病丛生,平衡,方能抗衰延寿。
既然为稳态而生,那自然也有不少方法能影响Treg的稳态,之前的论文中有不少抗衰干预物质或方法都能对Treg稳态造成一定影响,找准合适的“搭档”,抗衰或能事半功倍。
No.1
正方:促进Treg平衡,协同抗衰!
首先出场的是经典衰老通路AMPK-mTOR,除了抗衰,它也在Treg平衡中发挥重要的作用。
AMPK的缺失会降低响应白细胞介素(IL)-2刺激的STAT5磷酸化,从而通过减少CD25表达来破坏Treg稳定性[4],而mTOR及其上游的IGF-1也被证明是影响T细胞分化和功能的关键因素[3,5]。
图注:论经典衰老途径IGF-1-mTOR与Treg细胞稳态是怎样搭上线的
作用于AMPK--mTOR途径的经典抗衰药如雷帕霉素、二甲双胍等,成功入选Treg稳态盟友!
其次,肠道菌群也在调节Treg稳态中凑上了热闹。
研究证明,脆弱拟杆菌[6]、克劳氏芽孢杆菌、双歧杆菌等能直接参与Treg细胞的稳态调节;而促进肠道菌群健康的一系列举措,如摄入优质菌群代谢物丁酸盐、采纳高纤维饮食等,也能促进Treg稳态的建立[3];
最后,行为干预也能为Treg稳态提供些许帮助。
说出来有意思的是,这篇研究证明了运动抗衰仰仗于Treg细胞抗YAN保效,但之前的研究表示,长期的运动锻炼本身就能改善Treg:增加幼稚Treg比例,减少记忆Treg,让Treg发挥应有的作用[7],再来帮助运动过程抗YAN,可以说是互相成就,良性循环;
而在饮食方面,避免高盐饮食和多吃苋菜也能促进Treg的分化,增加抗YAN因子分泌。
除了上述三大类,还有一些零零散散的,如维生素A,是肠道内Treg细胞稳态的核心介质;亚精胺,以一种自噬相关的方式在体外增强 Treg 细胞的分化…都是一边抗衰、一边帮扶构建Treg稳态的好帮手。
No.2
反方:打破Treg平衡,不可兼得!
有有利于Treg稳态的抗衰干预方法,自然也有不利的。
T细胞的分化和功能也受氧化还原状态的控制,缺氧诱导因子1α(HIF-1α)和代谢重编程的水平等都会影响T细胞的氧化还原状态,进而控制细胞的表观遗传修饰、转录、翻译和翻译后稳定性[8]。
在高压氧或缺氧抗衰中,HIF-1α是其抗衰的关键,但在Treg细胞的分化中,HIF-1α却是抑制性因素[3],看来高低氧抗衰是不能与Treg稳态友好共存了;
一直广受欢迎的的抗衰明星单品NMN也和Treg不对付,长期补充NMN可能会通过上调NAMPT重塑免疫环境,打破Treg稳态,加剧关节YAN等YAN症[9]。
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简简单单的运动抗衰里,原来还牵扯出了这么多的门道,而只占白细胞0.1%-0.7%[10]、几乎可以用微不足道来形容的Treg细胞,原来才是操控运动抗衰,乃至免疫衰老和慢性YAN症的关键。
所幸,科学家们早就发现了Treg里藏的那点小秘密,并提出了维持Treg平衡的各种方法。不过,再小的身体成分都有可能成为决定寿命的关键,这次是Treg细胞,下次又会是什么呢?
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