熱量限制和運動對衰老影響的研究進展①

彩方慧 陳彩珍

(華東師范大學青少年健康評價與運動干預教育部重點實驗室 上海 200241)

熱量限制和運動對衰老影響的研究進展①

彩方慧 陳彩珍

(華東師范大學青少年健康評價與運動干預教育部重點實驗室 上海 200241)

在老齡化日益嚴重的今天,老年人口逐年增加,而患有老年性退行性疾病的人也越來越多。目前國內外關于衰老與抗衰老的研究表明,熱量限制在延緩衰老方面發揮著重要的作用,該文主要對熱量限制以及運動對衰老的影響機制進行分析綜述,運動與熱量限食相結合,采用科學合理的運動形式和運動強度對衰老進行早期預防,發現保持良好的飲食習慣和生活方式,在不影響營養物質攝入的條件下適當限制每日的熱量以及經常性地做體育鍛煉,能夠有效地延緩衰老進程,很有可能為未來的抗衰老干預提供新的思路和途徑。

衰老 熱量限制 運動

在老齡化日益嚴重的今天，老年人口逐年增加，預計到2050年，全世界將會有50%的人口超過60歲。衰老(aging senescence)又稱為老化，它是隨著年齡的增長而出現的難以逆轉的退行性變化，循序漸進地趨向死亡且不可逆轉的普遍自然現象，是先天遺傳和后天環境相互作用的結果，動物實驗表明，熱量限制在一定程度上可以延緩衰老并延長壽命，但其機制尚不明確。熱量限制的作用信號Sirtuins蛋白是目前受到關注最多的蛋白質，該文主要從熱量限制和運動干預方面來闡述抗衰老的作用機制，而熱量限制結合運動能夠更好地延緩衰老進程，也是目前衰老研究的熱點。

1 Sirtuins家族

Sirtuins蛋白是一組具有NAD+依賴性的組蛋白去乙酰化機轉移酶，而酵母中的Sirtuins又稱為Sir2，它可以調節細胞老化、基因沉默、細胞分化的過程，而Sirt1(沉默信息調節因子2相關酶1)是一種依賴于煙酰胺嘌呤二核苷酸的去乙酰化機轉移酶，是Sir2的同源物，能將體內能量代謝和基因表達調控相偶聯。Guarente發現Sir家族蛋白是長壽基因的關鍵調解者，它可以改善代謝特性、增強胰島素對機體的敏感性，增強自身機體的抗氧化能力，降低產生自由基的速率等，在酵母菌、蠕蟲、果蠅身上，如果額外增加Sir2基因或序列，可以增加18%～50%的壽命，而酵母中此基因的缺失會減少壽命。細胞生物學證明了Sirtuins家族共有7個成員(Sirt1～7)，Sirt6、7是核蛋白質，Sirt3、4、5是線粒體蛋白質，而Sirt1、2發現于細胞核和細胞質中。可見，Sirt1是與長壽關系最為密切的分子，在能量代謝方面起著重要的作用。我們應致力于研究Sirt1抗衰老的機制，深入發掘它能夠延緩衰老的原因，也為未來關于熱量限制的策略提供較科學的指導方案。

2 熱量限制

從1935年McCay等發現適度限食可以延長大鼠壽命以來，研究人員陸續發現，熱量限制發揮抗衰老作用，主要原因包括增加抗內源性應激在能量代謝和氧化應激中的變化，可以取得延長壽命和提高生活質量的效應，也可以延緩不同物種的衰老進程。那么，什么才能叫做熱量限制呢？限制多少才算是合理且健康的飲食呢？它又是如何延緩衰老進程的呢？熱量限制是指在不會導致營養不良的情況下限制食物熱量攝入量至非隨意攝入水平，即將每日攝入熱量減少所需能量的20%～40%，即使是這樣也不會造成缺乏營養甚至營養不足的現象，而對于熱量限制的作用信號如Sirt1去乙酰化酶、mTOR信號通路等分子來說，適度的熱量限制可以使Sir2的活性升高，Sir2基因是許多酵母菌株延長壽命的必須物，熱量限制可以大大改善體內細胞的生化反應，研究發現，Sir2很有可能會調節染色質的生化活性。這就意味著Sirtuins蛋白具有調節新陳代謝從而延長壽命的作用。Sirt1是NAD依賴的組蛋白去乙酰化酶之一，它可以與過氧化物酶體增殖物活化受體協同刺激因子1α (PGC-1a)及HNF4a形成一種蛋白復合物，在NAD+的參與下，Sirt1將乙酰化PGC-1a去乙酰化，激活HNF4a，從而調控糖異生相關基因的轉錄，調控代謝信號，引起有關蛋白質的去乙酰化[5]。而在衰老機體內，Sirt1的基因表達量減少以及Sirt1的缺失直接會導致新陳代謝率低下，而熱量限制可以通過抑制衰老基因p16ink4α的表達而實現長壽的目的，IGF-1下游信號被Sirt1影響，而NAD屬于sirtuins蛋白家族，在調節壽命方面發揮著重要作用，Sirt1作為抗衰老蛋白參與調節細胞衰老與炎癥反應，此信號受熱量限制的影響。在酵母菌中，熱量限制通過增加線粒體呼吸作用，激活sir2從而延長壽命。在哺乳動物中，熱量限制通過激活某些組織中的Sirt1，可以監控肌肉功能和線粒體生物發生，而PGC-1a是線粒體生物起源發生的誘導物，通過脫乙酰化PGC-1a并增加其活性，降低ROS，從而達到延長壽命的作用。

3 運動抗衰老作用

運動雖然不能逆轉衰老過程，但是它可以減弱由于衰老帶來的不良效應。適宜的運動訓練可以提升Sirt1的活性表達，也能改善抗氧化系統的能力，并能夠有效地預防心血管疾病和代謝性疾病，可以推遲細胞損傷堆積和衰老過程中的生理功能障礙特點，可以有效延緩衰老進程。衰老時，自由基的水平會隨著年齡增加而增加，而Sirt1參與衰老過程中的氧化應激反應，Sirt1的活性是減少老化的重要機制，長期運動后的Sirt1的活性增加，能夠有效地提高Sirt1的活性。Brunet等人在研究中證實哺乳動物細胞中的Sirt1可能是通過FOXO轉錄因子來控制的，Sirt1增加FOXO3a誘導細胞周期阻滯的能力，其參與DNA修復來監管生物的壽命，而FOXO3a也已經證實可以調節熱量，限制模型的Sirt1效應，但是運動訓練可以提高FOXO3a的蛋白表達，而高中低強度運動能夠使小鼠抗氧化能力增強，能有效地清除體內的自由基。可見低強度運動相對于高強度的運動自由基清除能力高，有助于提高腦的血流量和氧氣的供給，提高肺功能水平，延緩肺組織老化。

自從童坦君院士提出“雙適”(適度限食、適度運動)對衰老具有效益這個觀點以來，熱量限制和身體活動對心智功能的有利影響已經被充分證實，二者對延緩衰老有著共同的特點，能對高血壓、糖尿病、增齡性肌纖維凋亡有抵抗作用，且這二種方案也都能夠減小或延緩與年齡有關的神經肌肉功能的下降速率。當前的研究證明，不僅熱量限制可以增強長壽因子Sirt1的表達活性，適度的體育運動也可以取得相同的效果。最近有關熱量限制和適量運動相結合的研究報告指出，其延緩衰老，維持健康的效果要比單獨進行熱量限制的效益要好，熱量限制和運動對于減輕體重有著顯著的效果。而運動時的能量消耗下降主要是維護正常機體的活動能量，熱量限制的有利影響有些類似于依靠運動帶來效益，運動與熱量限制一樣存在著許多因素，除了選擇中小強度的運動項目以外，還應該根據自身情況選擇合適的運動形式和運動強度。

4 結語

老年醫學的不斷深入發展，目前的研究為老齡化帶來的疾病提供了新的見解，采用科學合理的適當體育鍛煉對衰老進行早期預防，在不影響營養物質攝入的條件下，適當限制每日的熱量，保持良好的飲食習慣和生活方式，尤其要關注Sirt1能夠延緩衰老發生的作用，成為防治慢性疾病和抗衰老藥物的新靶點，可以通過不斷的科學探索，尋找出對人類有利的預防和延緩衰老的方案，從而為預防衰老提供科學的指導。

[1]Pandey K B，Rizvi S I.Role of Diet and Exercise in Intervention of Age-induced Impairments[M].Farooqui T，Farooqui A A，2015：123-131.

[2]Liszt G，Ford E，Kurtev M，et al.Mouse Sir2 homolog SIRT6 is a nuclear ADP-ribosyltransferase[J].J Biol Chem，2005，280(22)：21313-21320.

[3]Rogina B，Helfand S L.Sir2 mediates longevity in the fly through a pathway related to calorie restriction[J].Proc Natl Acad Sci USA，2004，101(45)：15998-16003.

[4]Lin S J，Kaeberlein M，Andalis A A，et al.Calorie restriction extends Saccharomyces cerevisiae lifespan by increasing respiration[J].Nature，2002，418(6895)：344-348.

[5]Rodgers J T，Lerin C，Gerhart-Hines Z，et al.Metabolic adaptations through the PGC-1 alpha and SIRT1 pathways [J].FEBS Lett，2008，582(1)：46-53.

[6]Gurd B J，Perry C G，Heigenhauser G J，et al.Highintensity interval training increases SIRT1 activity in human skeletal muscle[J].Appl Physiol Nutr Metab，2010，35(3)：350-357.

[7]Brunet A，Sweeney L B，Sturgill J F，et al.Stress-dependent regulation of FOXO transcription factors by the SIRT1 deacetylase[J].Science，2004，303(5666)：2011-2015.

[8]Valdez G，Tapia J C，Kang H，et al.Attenuation of agerelated changes in mouse neuromuscular synapses by caloric restriction and exercise[J].Proc Natl Acad Sci USA，2010，107(33)：14863-14868.

G804.7

A

2095-2813(2017)01(b)-0019-02

10.16655/j.cnki.2095-2813.2017.02.019

彩方慧(1987—)，女，漢，河南商丘人，碩士研究生在讀，研究方向：運動與適應。陳彩珍(1967—)，女，漢，福建人，博士，教授，研究方向：運動與適應。