利用人工智能技术识别出长寿的天然化合物
来源:本网编辑 2021.06.01.
二甲双胍是一种处方药,已在动物和人类中证明可通过多种明确的机制改善长寿效应。科学家使用深度学习人工智能技术,在自然界中搜寻与二甲双胍具有相似的延寿特性的营养物。这项广泛的研究揭示了三种具有与二甲双胍相似的综合作用的成分:醉茄素A、人参皂苷Rg3和γ-亚麻酸,可以促进健康长寿途径的表达。

图片来源:互联网
综合《Aging (Albany NY). 》2017.11.等多项研究证实,控制血糖的二甲双胍药物可调节许多抗衰老途径。在一项动物研究中,二甲双胍治疗导致生命早期开始治疗时寿命延长14%。另一项长期使用二甲双胍治疗的啮齿动物研究也延长了寿命。
这些应用于人类的数据相当于将人类的平均寿命从大约79年延长到90年。在线虫衰老模型中,二甲双胍研究显著延长了33%的寿命。
2014.11.在《Diabetes Obes Metab.》的一项人体研究发现,用二甲双胍治疗的2型糖尿病患者的寿命比未服用二甲双胍的非糖尿病患者更长。糖尿病患者通常比非糖尿病患者更早死亡,这使这项研究表明服用二甲双胍的糖尿病患者比非糖尿病患者的寿命更长。
为了寻找二甲双胍的替代品,科学家利用人工智能技术AI(Artificial Intelligence)对模拟二甲双胍作用的植物性营养素进行了广泛的搜索研究。他们能够鉴定出三种化合物,这些化合物可调节许多与二甲双胍相同的延长寿命的途径:
- 醉茄素 A
- 人参皂甙Rg3
- γ-亚麻酸
二甲双胍延长寿命
二甲双胍最初的灵感来自于一种名为法国丁香(French lilac)的开花植物中的营养物质。它通过多种机制降低血糖水平。二甲双胍改善胰岛素敏感性的能力很大程度上是由于增加了一种名为AMPK的细胞酶,AMPK是细胞代谢的主要调节因子
增加AMPK活性是抗衰老干预措施的重要目标。二甲双胍预防年龄相关疾病的能力在人类身上已被观察到。
基于二甲双胍延长寿命的能力,一项大型、多地点(7000万美元)的人体试验正在进行中,以确定二甲双胍是否能像治疗慢性病一样治疗衰老。
二甲双胍如何抗衰老
受二甲双胍显著地延年益寿的启发,科学家们着手在植物化合物中寻找替代品。他们的第一步是明确二甲双胍如何延长生命。二甲双胍的一些研究表明,它会影响与衰老相关的细胞途径,包括:
- 刺激AMPK,有助于平衡mTOR,并改善细胞代谢和能量产生。
- 降低IGF-1的水平,这是一种在寿命异常长的人群中发现的最低激素
- 激活SIRT1,它调节细胞健康,被认为是一种长寿酶。
通过这些效应和其他效应,二甲双胍可以保护细胞和组织免受时间破坏,否则会导致退化、功能障碍和疾病。
所有这些作用的结果,二甲双胍可以:
- 改善代谢健康,维持胰岛素敏感性,改善血糖糖控制,并减少代谢的潜在毒性副产物的产生。
- 保护细胞结构免受损害和降解,包括维持健康的蛋白质和DNA。
- 促进细胞“内务处理”(即自噬,Autophagy),这种方法可以清除旧的、受损的结构,并通过健康的替代品使其恢复活力。
- 减少有害的慢性炎症和细胞衰老,防止阻碍组织功能。
使用人工智能寻找替代品
下一步是将二甲双胍的作用与数百种植物性化合物的作用进行比较,并观察其作用有何重叠交叉。科学家总共确定了871种模拟二甲双胍作用的化合物。如果不是以人工智能AI的速度来探索这些数据,那么在这个庞大的营养物网络及其广泛的相互联系中进行筛选几乎是不可能的。研究人员使用深度学习的人工智能发现了与二甲双胍一样调节相同寿命途径的营养素。人工智能网络能够从这些数据中,学习并识别出最能模拟二甲双胍效果的特定营养素。1
三种营养素组合
人工智能AI的结果研究表明,三种营养素加在一起会影响大多数与二甲双胍相同的寿命途径。这些化合物的某些作用相互重叠,与任何一种单独使用相比,都增强了抗衰老作用。
但是,这三种化合物中的每一种也都具有独特的优点,使其区别于其他化合物。
1.醉茄素A
醉茄素A(Withaferin A)是一种从南非醉茄(Ashwagandha)中提取出来的成分,它在印度传统医学中已有数百年历史的植物,用于缓解压力、增加能量和提高注意力。
与二甲双胍一样,醉茄素A可增加AMPK信号传导并抑制mTOR。因此,已证明醉茄素A对代谢具有有益作用。在动物模型中,它阻止了新脂肪组织的形成,导致体重减轻,并改善了胰岛素敏感性和血糖控制。
临床前和动物模型表明,醉茄素A还有助于维持细胞内部健康的蛋白质合成,帮助保护它们免受随着年龄和疾病的发展而发生的某些类型的变性或退化。
2.人参皂甙Rg3
人参皂苷( Ginsenosides )是从亚洲人参(Panax Ginseng)中分离出的一组化合物。人参是另一种在传统草药中广泛应用的植物,具有广泛的适应证。
人参皂苷Rg3可激活AMPK,就像二甲双胍一样。此外,在细胞和动物模型中,人参皂苷Rg3已显示出有效的活性,有助于促进慢性炎症的缓解。从心血管疾病到癌症,几乎所有与年龄有关的疾病都将慢性炎症作为主要因素。解决慢性炎症是降低疾病风险和延长寿命的最有希望的潜在方法之一。
像醉茄素A一样,但通过不同的机制,人参皂苷Rg3还可防止啮齿动物模型中的关键细胞结构(如线粒体和细胞膜)的变性。
更加令人印象深刻的是,在一项大鼠研究中,人参皂苷Rg3被证明可以激活SIRT1。Sirtuins蛋白,尤其是SIRT1,是一种信号蛋白,可保护细胞免受与年龄有关的损伤和功能障碍。 SIRT1的激活已经在无数的模型中被证明可以延长寿命。
3. γ-亚麻酸
γ-亚麻酸(GLA)是一种存在于各种植物中的脂肪酸,通常可以从琉璃苣籽中分离出来。γ-亚麻酸已在临床试验中,显示有效治疗炎症性疾病。
一方面,它显著改善了类风湿关节炎患者的生活质量,减轻了自体免疫性炎症引起的关节肿胀、僵硬和疼痛。
参考文献:略