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“七分饱，活到老”这句俗语体现了人们对节食养生求长寿的深刻理解。在今天，热量限制（又称卡路里限制，calorie restriction，CR）正是这种古老智慧的现代诠释。CR是指在确保营养的前提下减少每日的能量摄入。科学家们正积极探索CR延寿奥秘，寻求既享受美食又健康长寿的途径。

2024年12月18日厦门大学林圣彩院士团队在《Nature》杂志上同期发表了两篇研究论文“Lithocholic acid phenocopies anti-ageing effects of calorie restriction”和“Lithocholic acid binds TULP3 to activate sirtuins and AMPK to slow down ageing”展示了他们的最新研究成果。他们发现了一种CR的模拟物——石胆酸（Lithocholic acid，LCA），并深入揭示石胆酸参与延长寿命分子机制。

在文章“Lithocholic acid phenocopies anti-ageing effects of calorie restriction”中，林圣彩院士团队针对LCA模拟CR的抗衰老效果进行研究。研究聚焦于能量代谢调控核心调控因子腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK），已知AMPK能参与调节衰老相关的信号通路，影响细胞过程，故成为寻找CR模拟物的重要目标。

研究人员推测，CR产生的血清代谢物可能具有细胞和机体水平的抗衰老作用。他们发现，CR处理4个月的小鼠血清能激活AMPK。且56℃热处理后仍能保持此能力，但透析后激活AMPK能力失效。这表明CR血清中存在一种热稳定的小分子代谢物，能激活AMPK。（图1）

图1. CR处理的小鼠血清可激活细胞和小鼠体内的AMPK

研究人员通过对血清进行代谢组学分析，在CR血清中鉴定出LCA为特异性代谢物，并证实LCA在生理浓度下能激活AMPK。研究人员对小鼠进行了LCA干预并检测，确认LCA干预能够像CR血清一样有效地介导AMPK激活。（图2）

图2. LCA是CR血清中的AMPK激活因子

研究人员进一步探讨LCA对衰老过程的影响。他们发现，连续一个月给老年小鼠注射LCA可显著改善肌肉指标，使小鼠肌肉萎缩程度降低，线粒体功能增强，肌肉功能提升。值得注意的是，接受LCA干预的小鼠并未出现肌肉损失，而肌肉损失在实施CR的小鼠中是一个常见现象。同时，研究还发现，敲除AMPKα基因会削弱LCA对肌肉功能的改善作用。这些发现说明LCA能够通过改善肌肉功能来抵抗衰老过程，且其抗衰老作用依赖于AMPK的激活。（图3）

图3. LCA依赖AMPK产生抗衰老作用

已知LCA能够改善肌肉功能，研究人员继续探究LCA是否具有延长寿命的潜力。他们选择了线虫和果蝇作为实验模型，对这两种生物进行LCA干预。接受LCA处理的线虫和果蝇平均寿命均显著长于对照组，且多项健康指标表明LCA能够有效提升线虫和果蝇的健康状况并延长其寿命。（图4） 

图4. LCA提高健康水平延长寿命

以上发现表明LCA可作为一种CR模拟物，通过依赖AMPK的途径发挥抗衰老作用。那么LCA是通过什么机制激活AMPK实现抗衰老效果呢？。在“Lithocholic acid binds TULP3 to activate sirtuins and AMPK to slow down ageing”中研究人员详细阐述了进一步的研究成果。

前期研究可知LCA激活AMPK并不依赖于提高AMP/ATP或ADP/ATP的比例，也不涉及全身钙离子水平升高，因此他们推测LCA可能是通过溶酶体葡萄糖感知途径来激活AMPK。在LCA处理后，参与溶酶体葡萄糖感知途径的关键蛋白AXIN和LKB1定位在溶酶体上；v-ATPase活性降低，激活了溶酶体葡萄糖感知途径；而当v-ATPase的V0域C亚基基因被敲除后，AXIN和LKB1无法与v-ATPase结合，阻断了LCA诱导的AMPK激活。分析自由进食和CR小鼠的血糖发现，CR小鼠血糖水平显著降低，而FBP（糖酵解的中间产物）变化不大。这表明LCA激活AMPK并非通过降低血糖和FBP水平，而是通过低糖传感器醛缩酶-TRPV轴下游的溶酶体途径来实现。（图5）

图5. LCA激活低糖传感器醛缩酶-TRPV轴下游的溶酶体AMPK通路

研究人员提出一个假设：v-ATPase的翻译后修饰可能是LCA介导AMPK激活的起始步骤。质谱分析v-ATPase的21个亚基显示乙酰化是主要修饰，共识别出263个乙酰化的赖氨酸残基。对这263个位点突变分析后，他们发现V1E1亚基上的K52、K99和K191位点的去乙酰化与AMPK的激活密切相关。LCA处理特异性导致V1E1亚基上K99位点的去乙酰化。模拟去乙酰化的V1E1突变体能持续激活AMPK，而模拟乙酰化的突变体则持续抑制AMPK的激活。这证实LCA通过去乙酰化V1E1抑制v-ATPase活性，进而激活溶酶体AMPK信号通路，实现AMPK激活。（图6）

图6. LCA诱导v-ATPase去乙酰化激活AMPK

已知细胞内去乙酰化酶主要包括SIRT家族（Sirtuins，包括SIRT1至SIRT7）和HDAC家族（包括HDAC1至HDAC11）。他们发现在细胞中表达任一Sirtuins成员均能观察到V1E1亚基去乙酰化现象，而表达HDAC家族蛋白则未能引发相似变化。当单独敲除Sirtuins中某一成员时，其他Sirtuins蛋白能够补偿其功能，但当七个Sirtuins蛋白全被敲除时，LCA诱导的V1E1去乙酰化以及AMPK激活均被阻断。此外他们还检测了LCA对Sirtuins的另一底物组蛋白H3K9位点的去乙酰化作用，结果证实LCA促进了该位点的去乙酰化。这些发现显示LCA通过增强Sirtuins蛋白活性促进V1E1亚基的去乙酰化，进而通过溶酶体途径激活AMPK。（图7）

图7. Sirtuins蛋白促进V1E1去乙酰化

研究人员发现Sirtuins可以被LCA激活，且这一作用不依赖于NAD⁺水平变化。接着研究人员将SIRT1与不同浓度的LCA共同孵化，发现LCA并未直接激活或直接结合SIRT1。但在细胞裂解物处理之后，加入LCA可提高SIRT1活性。表明LCA是通过细胞裂解物中的某种未知蛋白间接激活Sirtuins。

研究人员从细胞裂解物种下拉SIRT1并对其进行质谱分析，共鉴定出1655个潜在的SIRT1结合蛋白，其中有157个蛋白能与SIRT1发生免疫共沉淀。进一步检测他们发现敲低和敲除Tulp3基因后，细胞对LCA的处理变得不敏感。这证实TULP3是LCA诱导激活AMPK和Sirtuins的必要条件。TULP3与Sirtuins中七个成员蛋白均可相互作用，这种相互作用与LCA无关。结构域映射实验也揭示TULP3与LCA的特异性结合，结合关键区域对于TULP3结合LCA并激活SIRT1至关重要。综合以上结果研究人员可知：TULP3是LCA激活SIRT1的关键受体，它通过结合LCA并激活SIRT1介导LCA的生物学效应。（图8）

图8. TULP3是LCA结合蛋白可激活Sirtuins

随后研究人员研究TULP3-sirtuin-v-ATPase轴是否在动物模型中介导LCA和CR抗衰老作用。结果显示肌肉特异性表达的去乙酰化V1E1亚基V1E1（3KR）可激活AMPK，并显著提升老年小鼠肌肉功能、能量消耗和运动能力。而敲除Ampk或Tulp3(4G)基因时，这些功能并未得到改善。这一发现有力地证明了TULP3-sirtuin-v-ATPase轴在抵御衰老过程中的关键作用。（图9）

图9. TULP3-sirtuin-v-ATPase轴在抗衰老中发挥作用

接下来研究人员采用线虫和果蝇作为模型生物展开探究。他们发现敲除线虫的tub-1基因（TULP3的同源基因）和果蝇的ktub基因（TULP3的同源基因）会抑制LCA激活AMPK的能力，消除LCA的抗衰老功能。当在tub-1基因敲除的线虫和ktub基因敲除的果蝇中重新引入野生型TULP3时，LCA的抗衰老功能得以恢复。在线虫和果蝇中表达哺乳动物的V1E1（3KR）亚基，可观察到AMPK的激活以及个体寿命延长。这些发现表明，TULP3-sirtuin-v-ATPase轴通过去乙酰化v-ATPase的V1E1亚基，将LCA信号传递至AMPK，从而在线虫、果蝇和小鼠中模拟了CR抗衰老作用。虽然LCA展示了延长健康寿命和改善代谢功能的潜力，但根据目前的研究结果来看，其在哺乳动物寿命延长中的效果有限。

图10. LCA模拟CR在TULP3-sirtuin-v-ATPase轴的作用机制

林圣彩团队经过多年实验筛选成功发现了一种模拟热量限制效果的物质——石胆酸（LCA），并经过大量实验分析揭示了石胆酸在小鼠、线虫和果蝇模型中通过TULP3-sirtuin-v-ATPase-AMPK信号通路展现出的抗衰老作用。这一重要发现为长寿药物的开发奠定了新的理论基础。

但目前石胆酸对人类健康和寿命的具体影响尚不明确，亟需进一步研究来丰富人们对石胆酸的了解，研究人员提醒，高浓度石胆酸可能存在毒性，不建议擅自购买或服用石胆酸。

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