热量限制研究揭示了饮食如何影响衰老的复杂性

该团队将他们的结果发表在 老化细胞。 研究人员分析了一项为期两年的人类热量限制研究的数据，发现限制热量的人与对照组相比，端粒丢失的速度不同，尽管两组在研究结束时的端粒长度大致相同。 根据之前的研究，限制热量摄入 20% 至 60% 已被证明可以延长许多动物的寿命。

在人类生命的过程中，每当一个人的细胞复制时，当染色体复制到新细胞时，一些端粒就会丢失。 当这种情况发生时，细胞端粒的总长度就会变短。 细胞复制足够多次后，端粒的保护帽完全消失。 然后，染色体中的遗传信息可能会被损坏，从而阻止细胞未来的繁殖或正常功能。 具有较长端粒的细胞在功能上比具有短端粒的细胞年轻，这意味着具有相同实际年龄的两个人可能具有不同的生物学年龄，具体取决于他们的端粒长度。

宾夕法尼亚州立大学生物行为健康副教授 Idan Shalev 表示，典型的衰老、压力、疾病、遗传、饮食等都会影响细胞复制的频率和端粒保留的长度。 Shalev 带领研究人员分析了国家 CALERIE 研究的基因样本，这是第一个针对人类热量限制的随机临床试验。 沙莱夫和他的团队试图了解热量限制对人类端粒长度的影响。 由于端粒长度反映了一个人的细胞衰老的速度有多快或有多慢，因此检查端粒长度可以让科学家找到一种热量限制可以减缓人类衰老的方法。

“热量限制可以延长人类寿命的原因有很多，这个话题仍在研究中，”韦伦·黑斯廷斯 (Waylon Hastings) 说，他于 2020 年在宾夕法尼亚州立大学获得了生物行为健康博士学位，也是这项研究的主要作者。 “延长寿命的一个主要机制与细胞内的新陈代谢有关。当细胞内消耗能量时，该过程产生的废物会引起氧化应激，从而损害 DNA 并以其他方式分解细胞。当一个人的细胞消耗较少的能量时然而，由于热量限制，废物较少，细胞分解的速度也不会那么快。”

研究人员使用 CALERIE 研究开始、研究一年以及研究结束 24 个月热量限制后的数据测试了 175 名研究参与者的端粒长度。 大约三分之二的研究参与者参与了热量限制，而三分之一的参与者作为对照组。

在研究过程中，结果表明端粒丢失改变了轨迹。 在第一年里，限制热量摄入的参与者体重减轻，而且他们比对照组失去端粒的速度更快。 一年后，热量限制参与者的体重稳定下来，热量限制又持续了一年。 在研究的第二年，限制热量的参与者端粒丢失的速度比对照组慢。 两年结束时，两组已趋同，且两组的端粒长度没有统计学差异。

“这项研究表明热量限制如何影响端粒丢失的复杂性，”沙莱夫说。 “我们假设限制热量的人端粒丢失会更慢。相反，我们发现限制热量的人一开始端粒丢失速度更快，然后在体重稳定后更慢。”

沙列夫说，结果提出了很多重要的问题。 例如，如果再收集一年的数据，端粒长度会发生什么变化？ 研究参与者计划在 10 年的随访中收集数据，沙勒夫表示，他渴望在这些数据可用时对其进行分析。

尽管结果并不明确，但沙莱夫表示，限制热量摄入有望给人类带来潜在的健康益处。 之前对 CALERIE 数据的研究表明，热量限制可能有助于减少有害胆固醇和降低血压。 沙莱夫和黑斯廷斯表示，对于端粒而言，两年的时间不足以显示其益处，但这些益处仍可能被揭示。

沙勒夫的三名学员黑斯廷斯、现任研究生叶巧峰和前博士后学者莎拉·沃尔夫在沙勒夫的指导下领导了这项研究。

黑斯廷斯表示，领导这项研究的机会对他的职业生涯至关重要。

“我最近被德克萨斯农工大学营养系聘为助理教授，我将在秋季学期开始这项工作，”黑斯廷斯说。 “在这个项目之前，我在营养方面的经验有限。这个项目确实确定了我的职业生涯，我很感谢 Shalev 博士信任我承担这一责任。”

哥伦比亚大学梅尔曼公共卫生学院的 Calen Ryan 和 Daniel Belsky、塔夫茨大学的 Sai Krupa Das、杜克大学医学院的 Kim Huffman 和 William Kraus、不列颠哥伦比亚大学的 Michael Kobor 和 Julia MacIsaac、英国哥伦比亚大学的 Corby Martin 和 Leanne Redman彭宁顿生物医学研究中心和亚利桑那州立大学健康解决方案学院的 Susan Racette 都对这项研究做出了贡献。

国家老龄化研究所资助了这项研究。