延寿20%,越老越聪明!Cell子刊:补充长寿蛋白klotho逆转衰老!

B站影视 港台电影 2025-03-24 10:07 1

摘要:古希腊神话中不乏对寿命长度的描绘和思考,例如命运三女神:三姐妹手持纺锤,主宰众生的生命轨迹——最小的Clotho掌管未来和纺织生命之线,二姐Lachesis决定其长短,而最年长的Atropos则掌管S亡,负责切断生命之线。



古希腊神话中不乏对寿命长度的描绘和思考,例如命运三女神:三姐妹手持纺锤,主宰众生的生命轨迹——最小的Clotho掌管未来和纺织生命之线,二姐Lachesis决定其长短,而最年长的Atropos则掌管S亡,负责切断生命之线。


图注:命运三女神


千年后,科学家们从神话中借来“Clotho”之名赋予了一种蛋白——Klotho。因为它也调控着生命的衰老进程,从激活细胞“清道夫”线粒体自噬,到阻截衰老信号的扩散,在衰老和衰老相关J病的发生中起着重要作用。

最近,《Molecular Therapy》上的一篇文章就为我们全面展示了Klotho蛋白的多器官抗衰效果[1],从逆转肌肉流失、强化骨骼,到重启大脑神经新生……甚至让小鼠的“生命线”延长了20%!

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在1997年,Klotho蛋白与衰老、寿命的关系第一次被Kuro-o等日本科学家发现[2]。在研究中,当小鼠的Klotho基因缺失时,小鼠表现出了骨质疏松、肌肉萎缩和认知功能下降等等明显衰老的特征,寿命也直降到2个月左右。

之后,Klotho蛋白便因其在对抗衰老中不可或缺的作用,跻身于“长寿蛋白”的行列,经过科学家们不断发掘,我们对这个“生命纺锤”也逐渐熟悉了起来[3]:

Klotho基因位于人类第13号染色体上,主要产生两种Klotho蛋白,一种是横跨在细胞膜上的膜结合型Klotho(m-KL),另一种则是游离的分泌型Klotho(s-KL)。

膜结合型Klotho就像细胞表面的“信号接收器”,能够控制磷的排出、调节钙的吸收和维生素D的合成,从而帮助维持骨骼质量和肾脏健康。

而分泌型Klotho(s-KL)有更广泛的分布和作用范围,它更像是一个“信使”,在血液和脑脊液中流动,发挥减少氧化损伤、减轻yan症、调节身体代谢等作用,还可以进入大脑减少神经yan症、促进神经细胞的再生,对全身多个系统的健康都有重要影响[3]。

因此,在本篇研究中,研究者就为我们多方位展示了高水平的s-KL蛋白能给身体带来哪些“年轻”的变化。

要给小鼠补充大量的分泌型Klotho(s-KL),除了每天辛苦注射,还有种可以“一劳永逸”的方法,那就是基因治疗:

研究者利用一种不会致病的病毒AAV9作为“外壳”,装载入s-KL基因,就能将s-KL基因安全导入小鼠体内,从而提升大脑和全身组织s-Klotho蛋白的水平。

图注:总体实验分组与设计


之后,研究者分别在6个月(6MO组)、12个月(12MO组)给小鼠进行了“转基因”。让它们自然生活、自然衰老,观察它们各个器官、组织、认知情况和最终寿命的变化。

结果显示,普通小鼠的整体寿命的中间值在24.6个月左右,而6MO组中的鼠鼠寿命中间值增加到了25.8个月,而12MO组的s-KL高表达鼠鼠寿命则到达28.3个月,比普通鼠延长了15%!

图注:s-KL高表达增加了小鼠的中位寿命


总寿命也是相同的趋势,普通组的小鼠平均能活26.3个月,而6MO组高表达s-KL鼠鼠的总寿命延长到了29.8个月,12MO组的小鼠的总寿命更是达到了31.5个月,比普通组足足增加了19.7%!

图注:图注:s-KL高表达增加了小鼠的总寿命


也就是说,s-KL蛋白的增加不仅最大能延长鼠鼠们19.7%的“生命线”,这种续命效果还不会随着年龄增大而减弱!在中年开始“转基因”的鼠鼠反而还为时不晚,获得了更好的效果!

而在响当当的延寿数据以外,还有着令人惊喜的对身体各器官组织的抗衰益处——


增强肌肉质量、促进再生

在鼠鼠24个月大时,研究者对它们的体能进行了全方位评估,结果就是,不论运动协调能力、平衡能力还是肌肉力量,都是s-KL蛋白水平较高的两组鼠鼠大获全胜!

图注:s-KL高表达增强了小鼠的运动能力


细看肌肉组织,s-KL水平更高的雄性小鼠的比目鱼肌(小腿肚)的纤维大小比普通小鼠大了20%!同时,12MO组的鼠鼠的由肌肉损伤产生的“僵硬的”非正常纤维化组织也明显更少。

图注:s-KL高表达增强小鼠肌肉纤维、减少纤维化


之后,研究者将这些小鼠的整块肌肉移植到年轻小鼠的体内,提供一个适合再生的环境,1周后,较高的s-KL水平果然使再生能力得到了大大改善,肌纤维更大了。并且,肌肉细胞增殖的标志物Ki67和PAX7以及代表肌肉再生的因子MyoD都有了明显增加。

图注:s-KL高表达促进了老年小鼠的肌肉再生


活力满满的老年除了需要强壮的肌肉,也需要坚固的骨骼。而高水平的s-KL蛋白也展示了“由内而外”的壮骨效果。


改善骨骼结构、促进骨形成

骨小梁是骨骼内部一种细小的结构,它就像树枝一样撑起骨头的内部结构,让骨头既有弹性又十分坚固。因此,通过观察骨小梁的状态就能判断骨骼的健康。

图注:骨小梁示意图


研究者发现,s-KL蛋白较多的小鼠的骨骼中,骨小梁“树枝”的数量变多,形态也变得更粗壮了。此外,这些“树枝”之间的缝隙也变小了,从而让整个骨头变得更结实。

图注:s-KL高表达增强小鼠骨骼质量


放大到基因层面,研究者发现,在高s-KL蛋白的小鼠体内(尤其是雌鼠),让骨骼茁壮成长的骨形态发生基因,以及帮助骨骼“补钙”的Bglap基因表达都有所增加;此外,促进骨胶原蛋白形成的Col1a1基因表达也有小幅增加。

此外,在成骨细胞里,关键的成骨活动“指挥官”Runx2表达量也有所上升,并且,由成骨细胞分化而来的骨细胞中,Fgf23表达也增加。这些都能表明骨骼的造骨活动十分活跃,“工作状态”拉满。

图注:小鼠的造骨活动被s-KL的升高而改善


除了骨骼与肌肉,klotho蛋白还被发现可以改善认知。


加速神经新生

研究者发现,在12月接受s-KL高表达“基因改造”的小鼠海马体中,负责清除大脑“垃圾”的“清洁工”Iba1+细胞和负责修复和为神经细胞提供营养的GFAP细胞的数量增加,分布范围也变广了。

图注:s-KL加速神经再生


此外,高水平的s-KL能够帮助大脑产生新神经元的DCX+细胞数量增加,海马体中负责生产神经细胞的齿状回区域也增厚了。

图注:高水平的s-KL帮助大脑的神经细胞新生


研究者发现,在鼠鼠们自然衰老的过程中,有3131个基因表达出现了变化;而高水平的s-KL则挽救了这些基因变化,最终只有964个基因发生改变。并且研究者发现,s-KL是通过调节免疫、yan症相关的基因,才让大脑状态更靠近年轻鼠鼠。

图注:自然衰老过程中小鼠的基因变化


看来,Klotho蛋白“生命纺锤”、长寿蛋白的称号果然名不虚传!大到全身肌肉与骨骼,小到每个神经细胞的基因组,研究者为我们细细探查了klotho蛋白强肌壮骨、保护神经等诸多抗衰好处。

那么,既然补充Klotho蛋白的抗衰好处这么多,有什么方法能够提高它的水平呢?


经过调查派派发现,目前除了直接向身体注射Klotho蛋白、基因编辑以及外泌体治疗等比较“复杂”的方法,并没有其他单一、最佳方法来直接提高分泌型Klotho蛋白水平。

当然,对于不敢尝试这些过于超前的技术的人们,还有一些间接的维持方法,例如,补充维生素D以及适当的运动都被研究报道可以有效促进Klotho蛋白的合成和释放[4]。

另外,注重日常饮食结构也能够帮助维持klotho蛋白的水平。一项研究发现,碳水化合物的摄入量会影响Klotho水平,当摄入碳水化合物能量占总能量的53.7%时,Klotho水平最高[5]。

图注:碳水化合物摄入水平与体内Klotho蛋白水平的关系


当然,以上派派提出的方法比起相对更“激进”的注射klotho蛋白和基因编辑等办法,效果自然是差了一大截的。


不过,在科学家们的不断努力下,未来说不定就会出现更安全、更直接和高效的补充方法,让人人都能通过klotho蛋白延长自己的“生命线”了~

图注:菲迪亚斯《命运三女神》雕像残片


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来源:时光派科学抗衰

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