新陳代謝錯(cuò)誤可能是衰老和疾病背后的隱藏罪魁禍?zhǔn)?/h1>

衰老是一種生物過程沒有人可以避免。理想情況下，變老應(yīng)該是放松和享受勞動成果的時(shí)候。然而，衰老也有陰暗面，通常與疾病有關(guān)。

每一秒，您的細(xì)胞都在進(jìn)行數(shù)十億次生化反應(yīng)，這些反應(yīng)為生命的基本功能提供動力，形成一個(gè)高度互連的代謝網(wǎng)絡(luò).該網(wǎng)絡(luò)使細(xì)胞能夠生長、增殖和自我修復(fù)，及其顛覆可以驅(qū)動老化過程.

但是衰老會導(dǎo)致新陳代謝下降，還是新陳代謝紊亂會加速衰老？還是兩者兼而有之？

要解決這個(gè)先有雞還是先有蛋的問題，您首先需要了解代謝過程在衰老和疾病過程中是如何分解的。

我是科學(xué)家和研究人員和我的實(shí)驗(yàn)室專注于探索新陳代謝、壓力和衰老之間的復(fù)雜關(guān)系。最終，我們希望這項(xiàng)工作將提供促進(jìn)更健康老齡化和更充滿活力的生活的策略。

新陳代謝與衰老之間的聯(lián)系

老齡化是許多社會最重要的風(fēng)險(xiǎn)因素最常見的疾病包括糖尿病,癌癥、心血管疾病和神經(jīng)退行性疾病。

這些健康問題發(fā)作背后的一個(gè)關(guān)鍵因素是細(xì)胞和代謝的破壞體內(nèi)平衡或平衡.

破壞體內(nèi)平衡會破壞身體的內(nèi)部環(huán)境，導(dǎo)致失衡，從而引發(fā)一系列健康問題，包括代謝紊亂、慢性疾病和細(xì)胞功能受損，從而導(dǎo)致衰老和其他嚴(yán)重疾病。

新陳代謝紊亂與衰老細(xì)胞的許多標(biāo)志有關(guān)，例如端?？s短，這是對染色體保護(hù)端的損傷，以及基因組不穩(wěn)定性，形成基因突變的趨勢。

功能失調(diào)的新陳代謝也與功能不佳有關(guān)線粒體;細(xì)胞衰老，或當(dāng)細(xì)胞停止分裂時(shí);腸道微生物失衡;以及細(xì)胞檢測并響應(yīng)不同的營養(yǎng)物質(zhì).

神經(jīng)系統(tǒng)疾病，例如阿爾茨海默病疾病是與年齡相關(guān)的疾病的主要例子，新陳代謝失調(diào)和功能下降之間存在密切聯(lián)系。

例如，我的研究團(tuán)隊(duì)之前發(fā)現(xiàn)，在衰老小鼠中，骨髓細(xì)胞生產(chǎn)、儲存和使用能源受到抑制由于調(diào)節(jié)炎癥的蛋白質(zhì)的活性增加。

這種能量不足的狀態(tài)會導(dǎo)致炎癥增加，而這些衰老細(xì)胞對葡萄糖作為主要燃料來源的依賴會加劇這種炎癥。

然而，在衰老小鼠的骨髓細(xì)胞中通過實(shí)驗(yàn)抑制這種蛋白質(zhì)，可以恢復(fù)細(xì)胞產(chǎn)生能量的能力，減少炎癥并改善大腦中涉及記憶的區(qū)域的可塑性。

這一發(fā)現(xiàn)表明，可以通過重新編程骨髓細(xì)胞的葡萄糖代謝來恢復(fù)免疫功能來逆轉(zhuǎn)一些認(rèn)知衰老。

重新利用治療阿爾茨海默病的藥物

在我們新發(fā)表的研究中，我和我的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)新連接在葡萄糖代謝中斷和神經(jīng)退行性疾病之間。這促使我們確定了一種最初為癌癥設(shè)計(jì)的藥物，該藥物可能用于治療阿爾茨海默病。

我們專注于稱為 IDO1 的酶這在分解氨基酸色氨酸的第一步中起著關(guān)鍵作用。

該途徑產(chǎn)生一種稱為犬尿氨酸的關(guān)鍵化合物，它為額外的能量途徑和炎性反應(yīng)提供燃料。然而過量的犬尿氨酸可以有有害影響，包括增加患阿爾茨海默病的風(fēng)險(xiǎn)。

我們發(fā)現(xiàn)抑制 IDO1 可以恢復(fù)記憶和大腦功能在一系列臨床前模型中，包括在細(xì)胞培養(yǎng)物和小鼠中。為了了解原因，我們研究了腦細(xì)胞的新陳代謝。

大腦是其中之一大多數(shù)葡萄糖依賴性組織在體內(nèi)。無法正確使用葡萄糖為關(guān)鍵的大腦過程提供燃料會導(dǎo)致新陳代謝和認(rèn)知能力下降。

高水平的 IDO1 通過產(chǎn)生過量的犬尿氨酸來降低葡萄糖代謝。因此，IDO1 抑制劑——最初旨在治療黑色素瘤、白血病和乳腺癌等癌癥——可以重新用于減少犬尿氨酸并改善大腦功能。

使用一系列實(shí)驗(yàn)室模型，包括來自阿爾茨海默病患者的小鼠和細(xì)胞，我們還發(fā)現(xiàn) IDO1 抑制劑可以恢復(fù)腦細(xì)胞中的葡萄糖代謝.

此外，我們能夠通過阻斷 IDO1 來恢復(fù)淀粉樣蛋白和 tau 蛋白積累（參與許多神經(jīng)退行性疾病的異常蛋白質(zhì)）小鼠的葡萄糖代謝。我們相信重新利用這些抑制劑可能對各種神經(jīng)退行性疾病有益。

促進(jìn)更健康的認(rèn)知老齡化

神經(jīng)系統(tǒng)疾病和代謝下降的影響重量重對個(gè)人、家庭和經(jīng)濟(jì)的影響。

雖然許多科學(xué)家專注于針對這些疾病的下游影響，例如控制癥狀和減緩進(jìn)展，但及早治療這些疾病可以改善對衰老的認(rèn)知。

我們的研究結(jié)果表明，靶向代謝不僅有可能減緩神經(jīng)功能衰退，而且有可能逆轉(zhuǎn)神經(jīng)退行性疾病的進(jìn)展，例如阿爾茨海默氏癥、帕金森氏癥和癡呆。

在壓力、新陳代謝和衰老的交叉點(diǎn)上發(fā)現(xiàn)新的見解，可以為更健康的老齡化鋪平道路。更多的研究可以提高我們對新陳代謝如何影響整個(gè)生命中的壓力反應(yīng)和細(xì)胞平衡的理解。

梅蘭妮·麥克雷諾茲， 生物化學(xué)助理教授，賓夕法尼亞州立大學(xué)

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