题图 | Unsplash
热量限制（CR），指在不剥夺生物体必需营养素的情况，保证不发生营养不良，限制每日摄入的总热量，将食物的摄入量减少到原先的70%左右。早期研究显示，热量限制可以延长不同物种的寿命。在人类的衰老过程中，CR不仅能延长寿命，而且能促进广泛的健康改善。
目前，已有大量能够模拟卡路里限制的药物，如二甲双胍、白藜芦醇和雷帕霉素等，它们的共同特征都是靶向卡路里限制下游的关键作用蛋白以及通路，达到延寿的目的。
然而，机体在真实的卡路里限制中发生了什么改变，这些改变产生了什么信号，又如何传导到上述通路并发挥抗衰老的作用，尚未得到完整的解释。
2024年12月18日，厦门大学林圣彩院士团队在"Nature"期刊上连发两篇论文。题目分别是" Lithocholic acid phenocopies anti-ageing effects of calorie restriction "和"Lithocholic acid binds TULP3 to activate sirturins and AMPK to slow down ageing "。
研究人员从卡路里限制小鼠的血清出发，经过代谢组学鉴定和随后的逐个排查，最终找到了卡路里限制的模拟物：石胆酸（LCA），并在线虫，果蝇和小鼠中分别验证了石胆酸延缓衰老，延长寿命的作用。
在此基础上，他们又进一步探索，最终找到了石胆酸的分子靶点-TULP3，并发现了 TULP3 能够通过激活 sirtuin-v-ATPase 信号轴，激活在卡路里限制中起到延缓衰老关键作用的 AMPK蛋白，从而延缓衰老。
图：参考文献
图：参考文献
在这项研究中，研究人员首先确定了经过四个月的卡路里限制的小鼠，其体内的 AMPK 被充分激活，卡路里限制后的血清通过其中的小分子激活了 AMPK。接着，进一步利用多种质谱方法，寻找卡路里限制后血清中发生显著变化的小分子代谢物，以及是哪些化合物影响了 AMPK 的激活。
经过逐个筛选，发现石胆酸能够在符合卡路里限制后的浓度下直接对小鼠，以及线虫、果蝇等其它模式动物喂食石胆酸后，也能观察到其体内的 AMPK 被激活。
然后，进一步在线虫，果蝇和小鼠中验证石胆酸是否能模拟卡路里限制的抗衰和延寿效果。发现石胆酸是通过激活 AMPK，模拟了卡路里限制的有益作用。接着，进一步探索石胆酸通过何种通路激活 AMPK。作者们尝试寻找石胆酸靶向溶酶体途径的受体和机制，探究了石胆酸对 v-ATPase 的影响。发现只要同时引入 v-ATPase 的 V1E1 亚基的三个位点-K52、K99 和 K191 的突变体（V1E1-3KR），就能够在没有石胆酸处理的条件下抑制 v-ATPase，并激活 AMPK 到和石胆酸处理相当的程度，而在线虫，果蝇和小鼠肌肉中引入 V1E1-3KR 突变，也能起到激活 AMPK 和延缓衰老的效果。
石胆酸通过AMPK延长线虫（a）和果蝇（b）的寿命（图：参考文献）
在此基础上，作者们进一步探索石胆酸是如何引起 V1E1 的去乙酰化的。发现石胆酸是通过促进 SIRTs 的活力，使其去乙酰化 V1E1 并抑制 v-ATPase 的活力，从而启动溶酶体途径并激活 AMPK。并且发现 SIRT1 在体内天然存在着一个「伙伴」：由它来结合石胆酸，再反过来导致 SIRT1 的激活；而原核表达的 SIRT1 没有这个「伙伴」的结合，自然也就不能响应石胆酸的调节。
紧接着，作者们将与细胞裂解液孵育后的 SIRT1 进行了蛋白质谱鉴定，鉴定到了 1655 个 SIRT1 的潜在相互作用蛋白；构建了所有这些蛋白的表达质粒，通过逐一筛选，最后证实了 TULP3 是石胆酸激活 SIRT1 从而启动溶酶体途径激活 AMPK 的靶点。并且作者在线虫，果蝇和小鼠中分别探究了 TULP3-sirtuin-v-ATPase 轴对衰老和寿命的影响，类似于 AMPK 的敲除，他们发现只要将上述物种体内的 TULP3 敲除，或者引入无法结合石胆酸的 TULP3 突变体，石胆酸便无法发挥抗衰效果。
综上，林圣彩课题组鉴定了一个卡路里限制的模拟物-石胆酸，并解析了石胆酸通过 TULP3-sirtuin-v-ATPase-AMPK 轴发挥延寿效果的具体机制，这一发现补全了机体感知卡路里限制引起的代谢信号并发挥延缓衰老作用的空白。石胆酸是否可以作为新的长寿药物将进行进一步临床验证。同时，对于石胆酸延寿机理的解析也为开发新的长寿药物提供了新的理论和靶点。
参考文献：
https://www.nature.com/articles/s41586-024-08348-2
https://www.nature.com/articles/s41586-024-08329-5
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