長壽的代謝特征代謝組學研究的啟示

　　長生不老是人類自古以來的夙愿。

　　中國古代神話故事中，有菩提老祖的大品天仙訣，王母娘娘盛會上的蟠桃，太上老祖煉丹爐里的不老丹，還有妖怪們夢寐以求的唐僧肉都可以實現長生不老。在史學瀚海中，《史記》記載秦始皇東巡碣石，攜童男童女入海求仙，尋求長生不老藥；在現代科學中，衰老仍然是生物醫學領域熱門主題之一。科學研究顯示通過飲食（卡路里限制，蛋氨酸限制，色氨酸限制）、基因（IGF-1，FOXO, SIRT1）、藥理（雷帕霉素，二甲雙胍，白藜蘆醇）、運動等干預可以不同程度的延長壽命。大部分研究都集中于一個模式生物，比如線蟲，果蠅，小鼠等。

　　人類和其他動物都來源同一個祖先，隨著自然的選擇和進化，組成豐富的動物世界，同體型相比較，蝙蝠和靈長類動物更長壽，然而嚙齒動物裸鼴鼠具有比同類長達十倍的壽命（圖1）。哪些物質/代謝成分為長壽動物所特有? 特殊物質/功能代謝分子是否能夠調控長壽? 解答了這些科學家問題，可能也為秦始皇東臨碣石尋求的東西找到了答案！ 發表于《Cell Metabolism》的一篇文章 “Organization of the Mammalian Metabolomeaccording to Organ Function, Lineage Specialization, and Longevity” 為回答上述問題提供了一些啟示。

　　研究人員利用代謝組學中的常用方法之一靶向定量分析26種哺乳動物大腦、心臟、腎臟、心臟中的262種代謝物，并分析器官特異性、血統特異性和長壽相關性的代謝物。器官特異性的代謝產物主要和器官功能相關，比如大腦中大量的磷脂和一些鞘磷脂，兩者都是細胞膜的主要成分。

　　按照分類學的目將生物歸類分析血統特異性，主要反應出已知的生理機能，比如作為長壽生物的蝙蝠，腎臟和肝臟中蛋氨酸（methionine）的氧化產物蛋氨酸亞砜（methionine sulfoxide）含量最低（圖2），這與蝙蝠中低氧化應激相一致；還有另一長壽生物裸鼴鼠，尿酸鹽的氧化產物尿囊素（allantoin）在四大器官中普遍偏低（圖3），尿囊素也是氧化應激的指標分子。

　　研究人員發現，長壽相關性脂質主要有大腦中的鞘磷脂及心臟中的單不飽和三酰基甘油（monounsaturated triacylglycerol），這兩種物質都表現和壽命的正相關性；而腎臟中的多不飽和三酰基甘油（polyunsaturated triacylglycerol）則表現和壽命的負相關性（圖4）；除了某類脂質，還有一些特定的代謝分子表現出和壽命強相關性，比如腎臟中甘油三酯（TAG）C56:4，肝臟中色氨酸的降解率與壽命呈負相關，而腎臟中尿酸鹽：尿囊素比率與壽命呈現很強正相關性（圖5）。 最后，研究人員利用5種長壽小鼠模型的大腦和肝臟，代謝組分析找到和26種哺乳動物相同的長壽特征：鞘磷脂相對含量高，多不飽和三酰基甘油相對含量低。

　　此項研究暗示了長壽的代謝特征，為我們研究長壽的代謝調控機制提供了新思路。但還需要指出的是，現在組學技術已經可以比較輕松地定量分析1000種以上的代謝物，而本文研究中利用代謝組靶向僅定量分析262種代謝產物，得到的結果并不完整。期待前沿代謝組學方法在衰老與長壽相關的研究中繼續發揮發揮關鍵作用！