春节长假刚刚溜走,不知道大家的“时差”倒过来没有?上了年纪的人可能深有体会:天不亮就忙活、熬夜陪聊……在经历了一波混乱作息后,您是不是感觉现在稍微乱了作息就好几天缓不过来?这种体感背后,其实与机体变弱的昼夜节律有关。
老年人的昼夜节律变弱,这常被认为是衰老导致的一个“结果”。但反过来想,变弱的昼夜节律,会不会也是驱动衰老的一个“原因”?如果真是这样,那么一个令人振奋的推论是:如果我们把变弱的昼夜节律重新变强,是否就能延缓甚至逆转衰老?
就在不久前,由清华大学、北京师范大学等高校发表在《Cell》上的一项研究,恰好正面回答了这个问题。研究发现,增强大脑昼夜节律的“振幅”,还真能实现延寿12%,让部分衰老指标回春的效果
在研究中,研究者在小鼠身上使用了一种小分子物质——3′-脱氧腺苷(3dA,又称虫草素)。在之前的筛选实验中,3dA被发现具有在体外和离体条件下增加细胞昼夜节律振幅的潜力。
研究发现,在老年雄性小鼠的特定昼夜时间(ZT11,主观傍晚,即将进入活动期)给予它们3dA,能显著强化其体内昼夜节律的振幅,并促进身体的系统性年轻化,具体而言:
图注:年轻人的生物钟像清晰的正弦波,老年人则变成平缓的起伏,3dA能把波峰和波谷重新拉高
No.1
延寿12%
首先,研究人员发现,这些雄性小鼠的中位寿命延长了约12%。如果把具有延长寿命潜力的抗衰干预划分为第一梯队,3dA俨然已成功位列其中。
图注:3dA组老年小鼠的中位寿命延长了约12%
No.2
行为与生理,全方位回春
养过宠物鼠的人都知道,这些家伙喜欢搞夜间跑酷。但当它们老了之后,这种习惯会逐渐变少。研究发现,3dA能让老年小鼠找回年轻时的状态,即在夜间的自发跑轮活动不仅恢复了,而且规律性变得更强了
此外,老年小鼠在肌肉力量、yan症情况、能量稳态、认知和心脏功能等方面均获得了不同程度的改善。
图注:3dA组老年小鼠的代谢率、血糖控制、肌肉和认知功能均获得改善
No.3
改善代谢与内分泌,大脑通讯系统“通了”
3dA让老年小鼠体内几个关键激素的“昼夜波动幅度”也变大了
碘塞罗宁(甲状腺激素,负责提高基础代谢率)、睾酮(性激素,影响肌肉、精力和性欲)和皮质酮(压力激素,调节应激、昼夜节律和代谢)分别来自于大脑下达指令的几个主要通道,对像小鼠这样的夜行性动物,这些激素的正常节律通常是“晚上高、白天低”。
图注:三种激素在年轻、老年、老年+3dA三组小鼠中的相对振幅
在衰老过程中,这些激素的相对振幅趋于下降,3dA处理使其节律趋于变强
No.4
分子层面,“生命时钟”被拨慢
在分子层面,3dA纠正了老年小鼠体内错误表达的基因并调整了昼夜节律基因,逆转了肌肉、肝脏的衰老状态。
具体来说,在这些组织中,衰老的典型特征被显著改善——慢性低度yan症下降、DNA氧化损伤减少、衰老细胞变少。更重要的是,3dA逆转了与年龄相关的DNA甲基化改变,特别是在肌肉和肺中,表观遗传年龄被显著降低。
激素昼夜节律的恢复让研究者不得不怀疑,3dA的作用场所是不是就在大脑?很快,他们就锁定了大脑中一个非常小、但功能却极其复杂的区域——下丘脑室旁核(PVN)。
在下丘脑,与节律相关的三个区域分别是视交叉上核(SCN)、下丘脑室旁核和弓状核(ARC)。如果说SCN是负责把“现在是白天还是黑夜”的信息同步到全身的总指挥,那么PVN就是执行者之一,它是多个神经内分泌轴的指挥中心(管压力线、代谢线等)。
图注:PVN、ARC和SCN的位置及主要功能
研究发现,3dA能以不依赖SCN的方式,直接作用于下丘脑室旁核中的多种神经元,如CRH 能神经元、AVP能神经元等,使它们的昼夜节律振幅变强
更具体来说,3dA的核心靶点其实是这些神经元中的RUVBL2蛋白(一种与机体时钟蛋白的组装密切相关的酶)
研究发现,对于敲除RUVBL2基因的老年小鼠,3dA定时给药的抗衰老效果会消失——即运动节律没有被恢复、能量代谢也没被改善、肌肉力量照样差、皮质酮昼夜分泌还是一团乱……
图注:3dA在RUVBL2敲除组无法增强运动节律振幅,代谢节律也恢复不了
此外,即使不用3dA,仅用化学遗传技术定时增强下丘脑室旁核中神经元的昼夜节律,也能复刻出相似的抗衰老效果。这说明,“增强下丘脑室旁核中神经元的昼夜节律振幅”,是本次抗衰方向的关键
至此,关键的逻辑线是:定时3dA给药→进入下丘脑室旁核神经元→作用于RUVBL2蛋白 →神经元昼夜节律振幅增强→向下转发指令,呈现系统性抗衰老效果
图注:研究机制整体图示
现在,我们可以来简单聊几个这篇研究留给我们的思考。
首先,关注机体各种指标昼夜节律的“振幅”或“强度”——即在24小时内的高低起伏是否足够强健,远比简单践行“早睡早起”,对抗衰更重要:
正常情况下,昼夜节律振幅是一个遍布全身的多系统波动网络:对激素系统来说,皮质醇应该在清晨涌出,帮助人们从睡眠中觉醒,晚上则退至低谷,让位于机体修复与休整;胰岛素敏感性应有明确的日高夜低;节律基因需要严格按时、按量表达……
图注:皮质醇与褪黑素的昼夜节律图示
那为什么关注早睡早起还不够?
举个例子,一位18岁小伙和70岁的老年人,两人都23:00 睡,8:00起。站在激素昼夜节律的视角,18岁小伙的激素曲线可能呈现出的是一条规律、陡峭的曲线,而这位老人的各种激素波动可能全天平平或异常,他们作息一样,但内在生物节律的强度却完全不同。
其次,抗衰,也可以通过“改时间结构”来实现
过去主流抗衰策略,如热量限制、雷帕霉素(抑制mTOR)、二甲双胍(调节AMPK或代谢)等,其逻辑是:找到一个出问题的生物通路,把它压下来或激活,让细胞状态变好。这项研究则把衰老理解为身体强振幅节律系统的崩塌
而研究发现,通过直接增强下丘脑室旁核中神经元的昼夜节律活动,就可以重新增强这个波动网络的振幅,如让激素昼夜节律变强,让节律基因重新有序表达,让各个器官恢复协同……
那也去吃点虫草素试试呢?先不说吃少了没用,吃多了可能上火(口干舌燥、咽喉肿痛)或消化不良。从这篇研究来看,目前这个12%的延寿数据只针对雄性小鼠,是否适用于人类抗衰等问题还未知,还是得等到科学证据足够充分的那一天。
图注:目前吃的是含虫草素的原料而非纯品,比如蛹虫草
除了吃虫草素,普通人或许可以关注这些自然手段,来增强身体的昼夜节律振幅:
白天多接触自然光,晚上10点后尽量减少屏幕蓝光。这还得跟夜间跑酷选手老鼠多学习,人家是白天睡大觉,到了我们,就不要在刷手机熬夜啦;
许多人喜欢临睡前进行剧烈运动,这可能同样会破环机体的内在节律,让入睡变得更加困难。建议尽量在白天或下午运动,这可以增加机体的体温波动,强化代谢峰值;
给肠胃一个明确的“上下班时间”,避免深夜进食,这能辅助强化机体的代谢节律;
这些看似老生常谈,但能做到的人还真不多,多数人的随机需求更多见,常令机体频频发出“what?”的灵魂拷问。但抗衰的密钥之一,可能正是这种在不经意间找回身体强烈而清晰的节奏感。
参考文献