一種新發(fā)現(xiàn)的維生素B2抗衰老功能
神戶(hù)大學(xué)(Kobe University)的一組研究人員透露,在暴露于衰老壓力的細(xì)胞中添加維生素 B2 會(huì)增加線粒體產(chǎn)生能量的能力并防止細(xì)胞衰老。研究團(tuán)隊(duì)包括生物信號(hào)研究中心的 Kamada Shinji 教授和研究助理 Nagano Taiki 等。
神戶(hù)大學(xué)12月13日消息
先前已有研究表明,體內(nèi)老化(即衰老)細(xì)胞的積累會(huì)導(dǎo)致與年齡相關(guān)的疾病和全身衰老。因此,使用含有維生素 B2 的補(bǔ)充劑和藥物來(lái)抑制細(xì)胞衰老,有可能預(yù)防和改善與年齡相關(guān)的疾病并延長(zhǎng)人們的健康壽命。
這些研究成果發(fā)表在《細(xì)胞分子生物學(xué)》(Molecular Biology of the Cell)雜志上。該國(guó)際學(xué)術(shù)期刊由美國(guó)細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會(huì)出版,全球有超過(guò)7,500名分子生物學(xué)研究人員為會(huì)員。
研究于2021年11月1日發(fā)表在《Molecular Biology of the Cell》(最新影響因子:4.138)雜志上
要點(diǎn)
身體的老化是由老化細(xì)胞的積累引起的。小鼠實(shí)驗(yàn)表明,可以通過(guò)抑制這種積累來(lái)預(yù)防或治療與年齡相關(guān)的疾病。
該研究小組發(fā)現(xiàn)了一種抗衰老現(xiàn)象,即細(xì)胞吸收維生素 B2 的能力因壓力而增加。
維生素 B2 通過(guò)激活產(chǎn)生能量的線粒體來(lái)抑制細(xì)胞衰老。
對(duì)維生素 B2 與抑制衰老之間的關(guān)系進(jìn)行更詳細(xì)的研究,可能會(huì)導(dǎo)致制定簡(jiǎn)單且安全的年齡相關(guān)疾病治療計(jì)劃,包括飲食計(jì)劃和補(bǔ)充劑。
研究背景
日本是一個(gè)超老齡化社會(huì),因此,老齡化研究對(duì)于解決隨之而來(lái)的醫(yī)療和福利問(wèn)題以及幫助人們更健康地生活變得越來(lái)越重要。身體老化的過(guò)程尚不完全清楚,但構(gòu)成身體的細(xì)胞的老化已被證明是一個(gè)因素。隨著細(xì)胞分裂周期不斷重復(fù),每條染色體末端的端粒區(qū)域變短,最終導(dǎo)致細(xì)胞衰老,即細(xì)胞失去分裂能力。
后來(lái)的研究表明,端粒區(qū)域的減少并不是唯一涉及的因素,各種類(lèi)型的壓力(如 DNA 損傷和活性氧爆發(fā))也會(huì)引發(fā)細(xì)胞衰老。人們認(rèn)為,這種壓力暴露導(dǎo)致的老化細(xì)胞隨著年齡的增長(zhǎng)而在體內(nèi)積聚。
十多年的衰老研究表明,衰老細(xì)胞具有導(dǎo)致身體每個(gè)器官功能衰退的有害能力。此外,已經(jīng)發(fā)現(xiàn),通過(guò)防止衰老細(xì)胞的積累,可以預(yù)防或改善隨著人們變老而更頻繁發(fā)生的與年齡相關(guān)的疾病,例如癌癥、心血管疾病、阿爾茨海默病和糖尿病。全世界都在激烈競(jìng)爭(zhēng)以開(kāi)發(fā)通過(guò)防止這種積累來(lái)延長(zhǎng)人們健康壽命的藥物,但是由于副作用等各種問(wèn)題,這種藥物尚未上市。
另一方面,維生素是保持人體正常運(yùn)作所必需的微量營(yíng)養(yǎng)素。由于人體無(wú)法合成維生素,因此必須從食物和飲品中吸收。維生素 B2(也稱(chēng)為核黃素)廣泛存在于肉類(lèi)、蛋類(lèi)和乳制品等食物中,是能量生成和代謝的重要維生素。缺乏會(huì)導(dǎo)致口腔腫脹和貧血等癥狀。另一方面,過(guò)量攝入維生素 B2 沒(méi)有負(fù)面影響,因?yàn)樗芸炀蜁?huì)被身體排出體外。盡管維生素 B2 是維持健康的必需營(yíng)養(yǎng)素,但尚未對(duì)其與衰老的關(guān)系進(jìn)行研究。該研究小組開(kāi)始研究維生素 B2 對(duì)衰老的影響,希望如果日常維生素可以抑制細(xì)胞衰老,這將有助于提供低成本和安全的抗衰老藥物。
研究方法
研究小組發(fā)現(xiàn)了通過(guò)增加產(chǎn)生的SLC52A1的量,就能抵抗細(xì)胞衰老的現(xiàn)象。SLC52A1是負(fù)責(zé)將維生素B2運(yùn)送到細(xì)胞的蛋白質(zhì)(維生素B2轉(zhuǎn)運(yùn)體)。當(dāng)SLC52A1的產(chǎn)量增加時(shí),即使在應(yīng)激條件下(用藥物處理人類(lèi)細(xì)胞以損傷DNA并誘導(dǎo)衰老),細(xì)胞衰老也不會(huì)立即發(fā)生。在此基礎(chǔ)上,研究人員進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn),他們將細(xì)胞暴露在應(yīng)激環(huán)境中,然后增加培養(yǎng)液中維生素B2的含量。他們發(fā)現(xiàn),抵抗衰老的能力隨著溶液中維生素B2的含量而增加。在細(xì)胞內(nèi),維生素B2被轉(zhuǎn)化為一種叫做黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)的物質(zhì),這是一種輔酶,能促進(jìn)生物活動(dòng)(如能量產(chǎn)生)所必需的化學(xué)反應(yīng)。事實(shí)上,暴露在應(yīng)激條件下的細(xì)胞中FAD的數(shù)量增加,導(dǎo)致原本被運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞中轉(zhuǎn)化為FAD的維生素B2,從而抑制衰老。
接下來(lái),研究小組將重點(diǎn)放在線粒體上,探究FAD抑制細(xì)胞衰老的機(jī)制。已知線粒體功能下降導(dǎo)致細(xì)胞衰老,F(xiàn)AD作為呼吸鏈復(fù)合體II輔酶,在線粒體能量生產(chǎn)中起重要作用。當(dāng)研究人員調(diào)查線粒體的反應(yīng)時(shí),他們驚訝地發(fā)現(xiàn),在受到壓力的細(xì)胞中,線粒體活動(dòng)暫時(shí)增加,隨后活動(dòng)下降導(dǎo)致衰老。此外,通過(guò)增加培養(yǎng)液中維生素B2的含量,研究人員能夠保持高水平的應(yīng)激介導(dǎo)的線粒體活動(dòng),這也允許保持高水平的抗衰老。
最后,研究人員試圖闡明線粒體活動(dòng)和抗衰老之間的聯(lián)系。為此,他們研究了AMPK酶的活性,該酶能檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)的能量不足,并發(fā)現(xiàn)AMPK的活性被線粒體活性抑制。相反,用藥物抑制線粒體活性會(huì)導(dǎo)致AMPK被激活,并向p53(誘導(dǎo)細(xì)胞衰老)蛋白發(fā)送信號(hào)來(lái)阻止細(xì)胞分裂,從而導(dǎo)致衰老狀態(tài)。以上結(jié)果表明,維生素B2通過(guò)抑制AMPK和p53的功能,增加應(yīng)激細(xì)胞的線粒體活性,防止衰老。
處于壓力下的細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生 SLC52A1 并增加它們對(duì)細(xì)胞外維生素 B2 的吸收。一旦進(jìn)入細(xì)胞,維生素 B2 就會(huì)轉(zhuǎn)化為 FAD,并通過(guò)成為線粒體呼吸鏈復(fù)合體 II 的輔酶來(lái)增加線粒體能量的產(chǎn)生。因此,AMPK 和 p53(誘導(dǎo)細(xì)胞衰老)失活,因此壓力介導(dǎo)的細(xì)胞衰老受到抑制
進(jìn)一步研究
維生素B2很容易從食物和補(bǔ)充劑中吸收,如果攝入過(guò)多,就會(huì)迅速排出體外。因此,我們希望利用本研究揭示的維生素B2的細(xì)胞抗衰老特性,開(kāi)發(fā)出針對(duì)年齡相關(guān)疾病的簡(jiǎn)單而安全的治療方法。接下來(lái),研究小組將通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證維生素B2的抗衰老作用,最終開(kāi)發(fā)出藥物。
參考文獻(xiàn)
Source:Kobe University
A newly discovered anti-senescence function of Vitamin B2
Reference:
Nagano T, Awai Y, Kuwaba S, Osumi T, Mio K, Iwasaki T, Kamada S. Riboflavin transporter SLC52A1, a target of p53, suppresses cellular senescence by activating mitochondrial complex II. Mol Biol Cell. 2021 Nov 1;32(21):br10. doi: 10.1091/mbc.E21-05-0262. Epub 2021 Sep 15. PMID: 34524871.
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