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    Science重磅∣首次人体临床试验,限制饮食能延长寿命


    Science重磅∣首次人体临床试验,限制饮食能延长寿命


    2022-02-11,Science(IF=47.7)上发表,限制热量饮食,能延长人类寿命,这是首次人体临床试验CALERIE的研究结果。

    2022-02-11,Science(IF=47.7)上发表,限制热量饮食,能延长人类寿命,这是首次人体临床试验CALERIE的研究结果。

    通讯作者是耶鲁大学医学院的Vishwa Deep Dixit教授,研究领域是人体代谢和免疫系统之间的相互作用,寻找能控制炎症和免疫功能障碍的治疗靶点。

    01 研究背景

    大量的研究表明,限制热量饮食(caloric restriction,CR),能延缓多种动物与年龄相关的炎症疾病发生,包括肿瘤,从而延长寿命,但大多都停留在动物研究阶段,在人体上延长寿命的效果还未可知。

    在许多动物研究中,与正常饮食相比,减少40%的饮食,能延长动物寿命,但同时增加了病毒和寄生虫感染的严重程度,包括多种微生物败血症的死亡率,这可能与免疫系统的损坏有关。

    限制热量饮食(节食)能延长寿命,有助于减肥,但存在营养不良,破坏免疫系统,增加疾病感染的风险,这把双刃剑,如何“拿捏”,才能更好的促进人类健康?

    02 本研究发现

    本研究通过一项长期节食的人体临床试验CALERIE-II(Comprehensive Assessment of Long-term Effects of Reducing Intake of Energy clinical trial)分析表明,健康人2 年内约14%限制热量饮食(CR)不会导致营养不良,并能改善免疫系统胸腺的生成,减少与年龄相关的炎症发生。

    同时,本研究还发现了一个关键的调控靶点:血小板活化因子乙酰水解酶 (PLA2G7)。减少PLA2G7基因表达,能降低小鼠与年龄相关炎症的发生,延长健康寿命。

    03 本研究CALERIE 临床试验简介

    减少能量摄入长期影响的综合评估 (CALERIE) 临床试验的目的,是测试 2 年限制热量饮食(CR)对生理学、衰老生物标志物和健康志愿者的健康期(health span)和寿命的预测。

    基线(随意状态)的能量摄入通过借助双重标记的水,在两个连续 14 天的每日总能量消耗(total daily energy expenditure,TDEE)测量来评估。使用摄入平衡法对 6 个月间隔内的average % CR 进行回顾性计算,该方法涉及使用双标水同时测量 TDEE 以及身体成分的变化。

    本研究的CALERIE临床试验,在自由生活条件下,实现了人类在2年内约 14% 的持续限制热量饮食(CR)。

    04 限制热量饮食(CR)改善人类胸腺功能

    胸腺的衰老先于其他器官的衰老,其特征是胸腺脂质积累增加,及T细胞增殖减少。因此本研究使用磁共振成像 (MRI) 和信号偶联 T 细胞受体删除环(signal-joint T cell receptor excision circles,sjTRECs)的量化,研究限制热量和不限制热量的人的胸腺之间的功能差异。

    与基线相比,持续 2 年的 CR 显着(P < 0.05)增加了研究参与者的胸腺质量(图1B)以及总胸腺体积。

    胸腺的磁共振成像 (MRI)

    对参与者的外周血 CD4 T 细胞进行了 RNA 测序,以测量转录变化。主成分分析(PCA)(图1F)和多维尺度(MDS)分析显示 CR 对 CD4 T 细胞中的基因表达没有影响。这些数据表明,健康人 14% 的 CR 激活了一种组织保护性免疫代谢程序,可以在不改变 CD4 T 细胞转录组的情况下增强胸腺功能。

    限制热量饮食(CR)对CD4 T细胞的影响

    限制热量摄入,不仅能使胸腺体积增加,而且胸腺脂肪也减少了,而不限制热量摄入组的胸腺功能体积没有变化(图1G)。

    限制热量饮食(CR)对胸腺脂肪的影响

    05 限制热量饮食(CR)抗衰老免疫代谢检查点(immunometabolic checkpoints)

    人类2年的CR能调节营养感应、炎症和长寿有关的核心途径(图2C),例如:

    增加线粒体生物合成和过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR-α)驱动的脂肪酸氧化,包括增加胰岛素信号成分的表达,表明胰岛素敏感性增强。

    上调单羧酸盐如乳酸、丙酮酸和酮体的质子耦合转运

    诱导人体脂肪组织中的 BMAL1 时钟通路和 sumoylation,这与介导 CR 的一些长寿效应有关; 

    降低先天免疫激活成分的表达,例如溶酶体中的抗原加工途径、补体级联反应和非经典核因子-κB 信号传导;

    降低细胞外基质沉积成分的表达,这可能反映较低的炎症; 

    增加含有二甲基苯胺单加氧酶 2 (FMO-2) 的黄素的基因表达,该酶的活性增加与秀丽隐杆线虫的寿命延长有关。 

    此外,来自整个脂肪组织的 RNA 测序数据的反卷积揭示了一种抗炎组织反应,同时巨噬细胞特异性转录物减少。

    这些数据表明,人类的CR引发了可能改善脂肪组织代谢的抗炎途径。

    限制热量饮食(CR)调节营养感应、炎症和长寿有关的核心途径

    既然CR可降低炎症,研究人员使用脂肪组织 RNA 测序数据的生物信息学反卷积研究了CR对骨髓细胞中基因表达的影响。限制热量饮食(CR)后,骨髓细胞中的几个促炎基因及未知功能的基因被特异性抑制(图 2G),其中包括血小板活化因子乙酰水解酶 (PLA2G7),是由巨噬细胞分泌。 

    限制热量饮食(CR),能抑制多个基因表达(如PLA2G7)

    06 PLA2G7基因敲除动物实验

    PLA2G7 可降解血小板激活因子并通过降解 OxPAPC来调节炎症小体激活,为了研究PLA2G7 的缺失是否会影响炎症,进行了PLA2G7基因敲除小鼠实验。

    PLA2G7敲除小鼠能以正常的孟德尔频率出生,与对照相比,PLA2G7 缺陷型动物能免受高脂饮食(HFD)诱导的体重增加和脂肪量增加。此外,与同窝对照相比,Pla2g7 KO 小鼠部分免受肝脂肪变性(图3D)。

    PLA2G7能调节NLRP3炎症小体的激活,而减少PLA2G7可以使小鼠免受炎症的侵袭。

    小鼠肝脏免疫组化染色

    24 个月大的 PLA2G7 缺陷小鼠(类似于约 70 岁的人类)具有更大的胸腺和更高的胸腺细胞丰度(图4L),并且受到保护免受与年龄相关的胸腺退化(图4M)。

    敲除PLA2G7基因能防止胸腺萎缩及胸腺退化

    人类限制热量饮食(CR)引起的PLA2G7减少可能有助于更好的脂肪组织代谢、降低炎症和减少胸腺脂肪萎缩。

    07 总结

    这项研究表明,持续的适度限制热量(14%),能促进免疫功能、减少炎症,延长健康寿命。并发现了PLA2G7是潜在的调控靶点,阐明了其调控的机制,奠定了理论基础。

    文章链接:

    https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.abg7292 

    DOI: 10.1126/science.abg7292

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