糖吃多了,皮肤会变老、松弛、长皱纹,这就是大家熟知的糖化。但其实糖对身体的伤害,可不止于“垮脸”。
心脏——这个每分钟跳动60到100次、一生不停歇的发动机,也在被过量的糖一点点“锈蚀”。
最近,《Aging Cell》上的一项研究,清晰地向我们展现了:随着衰老,身体处理糖的代谢能力逐渐下降,长期高糖则会加速这一过程,导致有毒物质大量堆积,最终一步步伤害心脏,诱发心脏衰老!
心脏发电站,被糖悄悄“锈蚀”
先来说说糖基化的微观过程。
当你吃下一块蛋糕,血糖快速升高,正常情况下,细胞中的乙二醛酶1(Glo-1)可以清理糖代谢产生的有毒中间产物——甲基乙二醛(MGO)。但随着年龄增长或长期高糖,Glo-1活性下降,MGO开始在体内堆积。
这些堆积的MGO会与蛋白质发生反应,这个过程叫糖基化。被反应的蛋白逐渐变性,最终形成一种顽固分子:晚期糖基化终末产物(AGEs)。
图注:健康蛋白经过糖基化反应后,最终形成顽固分子AGEs。
这种代谢产物在心肌细胞这种中尤为危险。不同于可不断换新的皮肤组织,心肌细胞在成熟后几乎不再分裂增殖。所以,如果AGEs也在心脏里堆积,后果可能比皮肤更严重。
分析发现,在心肌细胞中,这些排不掉的AGEs主要积聚在心脏的“细胞发电站”——线粒体,约占细胞内AGEs总量的26%。
图注:(A)衰老小鼠的曲线整体右移,表示AGEs含量增加(Zpq越大,AGEs越多);(B)心肌细胞中,AGEs主要蓄积在线粒体。
更糟糕的是,AGEs的破坏并非雨露均沾,相比于另一类线粒体(肌膜下线粒体,SSM),紧贴收缩肌纤维、直接参与供能的肌原纤维间线粒体(IFM)更易受到糖化应激的影响,其蛋白质被AGEs修饰的程度显著更高。
图注:在衰老心脏中,AGEs主要破坏肌原纤维间线粒体(MAGE和CML是两种化学结构不同的AGEs)。
被AGEs破坏的线粒体功能开始下降——膜电位降低,ATP合成效率变差。这种下降虽不至于让细胞立刻死掉,却会让它带病工作,这正是后续连锁损伤的起点。
垃圾堆积成山,心脏日益衰老
到这里,按照故事走向,细胞里的溶酶体该出面把这些受损线粒体一网打尽了。
但研究者却发现,衰老心肌细胞中的溶酶体出现了不对劲,虽然它们数量变多、体积变大,看起来像是要大干一场,但其内部的酸性却出现降低,导致依赖酸性环境的消化酶无法再正常工作,实际降解能力并未随之增强……是溶酶体自己不中用了,还是它们吞下的线粒体有猫腻?
图注:衰老小鼠心肌细胞的溶酶体发生变化,酸性减弱(LSG越大,酸性越强;LTR越大,溶酶体数量越多)。
为了弄清原因,研究者单独提取了被AGEs损伤的老年小鼠心脏线粒体,“喂”给健康的巨噬细胞(它们具备强健的溶酶体系统,是排除溶酶体自身老化干扰、单独验证线粒体毒性的最佳工具)。结果嘛……巨噬细胞溶酶体出现了和心肌细胞一样的不对劲。
图注:巨噬细胞吞噬来自老年小鼠的线粒体后,溶酶体同样发生变化,酸性减弱。
看来问题出在线粒体身上——被AGEs破坏的线粒体,可能已经变成了一种有普适毒性的物质。它们能跨越细胞类型,反杀清理垃圾的溶酶体。
溶酶体一倒,那些无法被有效降解的糖化线粒体在胞内不断堆积,并发生氧化交联,最终形成顽固的脂褐素沉积。这种持续性的代谢压力成了触发细胞命运转化的“开关”,导致约7%的心肌细胞被迫进入衰老状态。
图注:衰老心脏中部分心肌细胞进入衰老状态,并激活多种促炎基因的表达。
这些衰老细胞持续释放促炎因子,污染周围环境,诱发慢性炎症,最终拖累整颗心脏,让它一步步走向功能衰退,为心力衰竭埋下伏笔。
心脏之外,大脑和肌肉也难逃此劫?
既然被AGEs破坏的线粒体能跨越细胞类型毒害溶酶体。那么在人体内,凡是代谢旺盛且不具备“更新”能力的组织(例如大脑和肌肉里的细胞),都可能成为糖化应激的潜在靶点。
先看大脑,研究人员在老年人大脑的神经元里发现,大量线粒体挤成一团,旁边是功能异常的溶酶体,这被称为“线粒体斑块”[2]。
这些斑块的形成很可能和AGEs有关,AGEs在大脑里随年龄持续累积,在阿尔茨海默病患者的大脑中尤为明显。它们钻进神经元后,激活RAGE受体,引发氧化应激和炎症,破坏线粒体和溶酶体,导致大脑功能随之衰退[3]。
图注:AGEs/RAGE信号与老年神经退行性进展密切相关。
肌肉的情况则更复杂些——肌肉组织整体能再生,但靠的是卫星细胞。成熟的肌纤维本身,和心肌细胞一样几乎不分裂。
研究发现,AGEs在衰老肌肉中同样会积累,并直接损伤肌肉,加速肌少症的发生[4];并且老年人皮肤里AGEs(间接反映全身AGEs负荷)堆得越多,握力越差、行动越慢[5]。
图注:AGEs会伤害骨骼肌,并加速肌少症的发生。
由此可见,糖基化对心脏、大脑、肌肉的伤害,或许是所有“不更新细胞”共同的衰老风险。保护线粒体和溶酶体,也可能成为延缓这些部位衰退的共同策略。
顺着机制看,我们能做什么?
最后,咱们一起回忆下整个机制:高糖/代谢异常→AGEs堆积→线粒体损伤→溶酶体失灵→垃圾堆积→细胞衰老→心脏功能衰退。由此出发,科学家们已经瞄准了三个干预方向:
源头减毒
激活Glo-1酶(清理AGEs前体的关键酶),直接从源头减少AGEs生成。其中,白藜芦醇+橙皮素组合已被证实能激活Glo-1,减少AGEs,并改善超重人群的胰岛素抵抗[6]。
图注:白藜芦醇+橙皮素组合可以激活Glo-1基因表达。
守住溶酶体
研究还锁定了一个关键转折点:溶酶体碱化。而维持溶酶体酸性的关键是V-ATPase质子泵,如果能稳定这个泵,让溶酶体吞下“有毒线粒体”后仍能维持酸性,就能保住细胞的清运能力,切断恶性循环。
直接清除AGEs
AGEs断裂剂(如ALT-711)能“剪断”蛋白质间的交联键,该药已在心衰患者中显示出心功能改善效果,目前仍在临床2期研发中[7]。
图注:AGEs断裂剂药物ALT-711。
这些药物还在路上,普通人可能更关心一些切身实际的问题,对于潜在的AGEs伤害,我们能做些什么?
一项来自中山大学附属第三医院的人体研究发现,随年龄增长,人体皮肤AGEs水平逐渐升高,且在40岁后与心血管风险的关联显著增强[8]。也就是说,高糖伤害会长期累积,控糖越早越好,任何时候开始都有效。
图注:皮肤AGEs的年龄分层分布情况。
那糖到底要怎么控?世界卫生组织建议:每日添加糖(比如蛋糕、奶茶里的糖)摄入最好不超过25克[9];至于含糖的天然食物(比如水果),控制无需这么严格,但也要适量,如每天200-350克(约1-2个苹果)为宜[10]。
并且稳住血糖波动同样重要。添加糖会让血糖在短时间内急剧飙升,导致大量AGEs的前体释放,比等量慢消化碳水(如糙米饭、红薯)危害更大[11]。所以控糖有两个要点:总量别超标,波动别太大。
图注:一些常见食物的含糖情况。
除了控糖,日常做饭时可多选蒸煮炖焯,因为高温煎炸烧烤的食物里也有大量AGEs[12]; 适量摄入优质蛋白,能为身体合成谷胱甘肽提供原料,而谷胱甘肽正是Glo-1酶(从源头减少AGEs)的必需辅因子[13]。
也可以试试间歇性禁食,它能激活细胞自噬,换掉一批受损溶酶体;再搭配一些食物(如浆果、绿茶)里的多酚,辅助对抗AGEs引发的氧化损伤,协同减轻溶酶体的清理负担[14]。
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