长寿与关键营养

长寿通常是指寿命长。健康长寿既是人类自古以来的追求,也是现代科学的研究主体和热点之一。世界公认的可验证的人类最长寿者为122岁的法国人J. Calment女士。
其他名称:健康长寿,延寿
英文名称:Longevity Nutrition,Life Extension,Life Prolonging
随着科技发展及生活水平提高,自我保健意识增强,人类预期寿命逐年增长。美国人口普查局预测,到2050年美国人口预期寿命将从2006年的77.85岁达到接近90岁。联合国更长期的预测为到2300年,地球人口预期寿命为100-105岁之间,发达国家与贫穷国家相差约20年左右。
1.遗传学因素:
2.生活方式是影响健康长寿的主要因素,包括如下:
3.与不良生活方式相关的疾病是影响健康长寿的主要因素,包括如下:
4.环境因素:包括优质和安静的生态环境、空气清新和气候宜人地区等,以及经济发展水平、医疗卫生条件和个人经济水平等。
1.衰老的程序性因素包括如下:
2.衰老的损害性因素包括:
目前,对长寿蛋白Sirtuins已有系统和较清晰的研究。Sirtuins是具有脱酰酶活性的蛋白,涉及影响广泛的细胞过程,如衰老、转录、细胞凋亡、炎症和抗应激,以及热量限制下的能量效率和警觉性等。Sirtuins还可以控制生物钟和线粒体生物发生。Sirtuins对NAD的依赖性通过细胞NAD:NADH比率,NAD、NADH绝对水平与酶活性直接与细胞的能量状态相联系。
已知Sirtuins受到Sirt1 - Sirt7基因调控:
Sirtuins的临床意义:
1.通过提高NAD+以激活Sirtuins基因:
如上所述,Sirtuins酶活性依赖于NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸),而随着人体衰老NAD+逐渐下降。研究表明,NAD+在20岁人体中处于峰值,40岁时下降约40%;到80岁,人体内NAD+水平可下降达到98%!因此,老年群体可称为是“NAD+缺乏症候群”。
2.活化AMPK、促进系统健康和长寿
AMPK(腺苷酸活化蛋白激酶,或AMP依赖的蛋白激酶)是哺乳动物中机体能量代谢调节的关键分子。AMPK表达于各种代谢相关的器官如肝脏、大脑、心肌和骨骼肌等。研究表明,哺乳动物中有12种不同形式的AMPK。
3.抑制mTOR促进健康长寿
4.线粒体活性与长寿:
线粒体是细胞进行呼吸、氧化磷酸化、电子传递以及三羧酸循环、产生能量ATP的重要场所。
线粒体功能异常是机体老化的主要标志之一。
更多相关内容可参阅本网专文:线粒体老化管理 >>
支持线粒体的关键营养:辅酶Q10、吡咯喹啉醌PQQ、MitoQ(线粒体靶向辅酶Q10)和喜来芝(Shilajit)等。在本网站中内都可搜索到相关文章和产品介绍。
有助于健康长寿的营养和草本补充剂,主要包括如下:
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以及参阅本网如下专文了解更多有关内容:
美国国立衰老研究所
www.nia.nih.gov
美国抗衰老医学会A4M
https://www.a4m.com/
美国心脏协会《Circulation》
http://circ.ahajournals.org/content/137/21/2274
维基百科
https://en.wikipedia.org/
其他参考文献:详见具体的综合干预方案
免责声明和安全信息
英文名称:Longevity Nutrition,Life Extension,Life Prolonging
什么是长寿?
长寿通常是指寿命长。健康长寿既是人类自古以来的追求,也是现代科学的研究主体和热点之一。世界公认的可验证的人类最长寿者为122岁的法国人J. Calment女士。根据著名的美国海弗利克博士(L.Hayflick)细胞分裂学说,人类理论寿限介于120-130岁之间。2018年世界卫生组织公布的各国人口预期寿命,排名前三位的分别是日本84.2岁、瑞士83.3岁及西班牙83.1岁,中国排名第52位为76.4岁。随着科技发展及生活水平提高,自我保健意识增强,人类预期寿命逐年增长。美国人口普查局预测,到2050年美国人口预期寿命将从2006年的77.85岁达到接近90岁。联合国更长期的预测为到2300年,地球人口预期寿命为100-105岁之间,发达国家与贫穷国家相差约20年左右。
影响长寿的主要因素
科学研究表明,人类寿限主要取决于遗传、生活方式和环境因素。1.遗传学因素:
- 孪生研究法估计,大约20-30%的人类寿命变化可能与遗传有关,其余主要为个体生活方式和环境因素。尽管根据美国和英国等人类遗传变异研究数据库发现,超过200种基因变异与长寿相关,但它只解释了遗传性的小部分。
- 研究表明,百岁老人的血液样本建立的淋巴母细胞样细胞系具有比来自20-70岁个体明显更高的DNA修复蛋白PARP(聚ADP核糖聚合酶)活性。
- 百岁老人的淋巴细胞具有典型的年轻人细胞特征,这些细胞在DNA损伤后修复机制的能力和PARP基因表达方面具有特异性。因此,PARP基因表达升高有助于百岁老人的长寿,与衰老的DNA损伤理论一致。
- 百岁老人长寿基因比例高,美国波士顿大学通过对1000多名百岁老人研究表明,拥有最高比例的长寿相关基因变异体。
- 女性通常比男性寿命长,原因包括较小的身体(对心脏压力较小),更适应的免疫系统(睾丸激素是免疫抑制剂)等。
- 据调查,长寿父母与短寿父母基因的影响可延寿或折寿达20年。
2.生活方式是影响健康长寿的主要因素,包括如下:
- 健康饮食,保证营养素充足下,适当限制热量摄入
- 坚持适当运动、锻炼,保持健康体重
- 良好睡眠
- 积极生活态度,心胸开朗,豁达大度
- 吸烟、酒精滥用等都可能导致寿命缩短。
3.与不良生活方式相关的疾病是影响健康长寿的主要因素,包括如下:
- 肥胖
- 高血压
- 心脏病
- 糖尿病
- 慢阻肺病
- 癌症
这些慢性病发病率逐渐上升,如控制不好将降低人类平均寿命预期。
4.环境因素:包括优质和安静的生态环境、空气清新和气候宜人地区等,以及经济发展水平、医疗卫生条件和个人经济水平等。
衰老的机制
影响生物老化的因素可分为两大类,即程序化和损害相关性因素。程序化因素遵循生物学时间表,也可能是调节幼年期生长发育的顺序延续,其取决于影响负责维持、修复和防御反应的系统的基因表达变化;与损害有关的因素包括生物体来自内部和外部环境的攻击,导致在不同程度上的累积损伤。1.衰老的程序性因素包括如下:
- 端粒变化:在人类和其他动物中,细胞衰老归因于每个细胞分裂时端粒的缩短。当端粒变得太短时,细胞衰老并停止繁殖或死亡。因此,端粒的长度是Hayflick预测的“分子钟”。不过,对人类的长期研究表明,虽然有些人确实会随着时间的推移缩短端粒,但有些人并没有发生。
- 基因FOXO3A变异:它对人类的预期寿命有积极影响,在百岁以上的老人中更常见,对德国和日本的调查都同样表现。FOXO3A作用于Sirtuin基因家族,这些基因对低等生物也有显著影响,Sirtuin反过来抑制mTOR。
- mTOR与热量限制:一种抑制自噬的蛋白质,借助胰岛素信号通路与衰老相关联。mTOR通过营养和生长线索发挥作用,使研究者相信饮食限制和mTOR与长寿有关。
- 当限制热量摄入时,mTOR活性降低而引起自噬水平增加。因此,机体可以再利用老的或受损的细胞部分,从而延长寿命并减少肥胖的机率;可以防止血液中葡萄糖浓度的峰值,使胰岛素信号传导减少。
- 长寿与热量限制和抑制mTOR的胰岛素敏感性有关,反过来又促进自噬更频繁地发生。
- mTOR抑制和细胞自噬可能会降低活性氧对身体的影响,降低损害DNA和其他有机物,从而延长寿命。
目前几种抗衰老研究疗法观察到相关结果,包括雷帕霉素、二甲双胍、小檗碱(黄连素)、2-脱氧葡萄糖、维生素D3、阿司匹林和白藜芦醇等,均可抑制mTOR信号传导并同时降低由内源性氧化引起的DNA损伤。
- 生长激素(GH)信号通路减少与各种生物的寿命延长有关。虽然降低GH或IGF-1信号传导增加寿命的确切机制尚不清楚,但增加胰岛素敏感性、增强抗逆性和对癌变发生的保护,均显示使研究的小鼠寿命延长20-68%。
- 能量产生和消耗(能量稳态)之间的细胞平衡需要在衰老过程中进行严格的调节。最新研究表明,AMP活化蛋白激酶(AMPK)的乙酰化水平随着酵母的年龄而变化,并且防止这种变化会减缓酵母的衰老。
2.衰老的损害性因素包括:
- DNA损伤理论:DNA损伤是癌症和衰老的共同基础,许多学者认为DNA损伤的内在原因是加速衰老的最重要驱动因素。
- 遗传损伤(DNA的异常结构改变)、突变(DNA序列的变化)和表观突变(基因启动子区域的甲基化或调节基因表达的DNA支架的改变)可导致基因表达异常。
- DNA损伤导致细胞停止分裂或诱导细胞凋亡,通常影响干细胞池并因此阻碍再生。
- 遗传不稳定性:对心肌细胞比较研究发现,狗的心肌细胞每年损失约3.3%的DNA,而人类每年损失约0.6%的心肌DNA。这些数字接近于两个物种的最大寿命比率(120年与20年,比率为6:1)。狗和人之间的比较百分比在脑和淋巴细胞中每年DNA损失也相似。因此,研究者B.L. Strehler声称,“...遗传损伤(特别是基因丢失)几乎肯定是衰老的主要原因。”
- 废物累积学说:
- 细胞内废物的积累可能会干扰新陈代谢,如脂褐素废物是通过细胞中的脂肪与蛋白质结合的复杂反应形成的。这种废物作为小颗粒在细胞中积累,随着人的年龄增长,其大小会增加。
- 自噬诱导可以增强与神经退行性疾病相关的细胞内废物清除,并已被证明可以改善包括灵长类动物等多物种寿命。研究表明,通过热量限制、运动和低脂饮食可增强自噬功能。
- 错误累积观点:衰老是机会性事件的结果,它们逃脱了基因校对机制,逐渐损害了遗传密码。
- 线粒体损伤:对小鼠的线粒体DNA突变研究表明,体细胞mtDNA突变水平的增加直接导致各种衰老表型。mtDNA突变导致细胞呼吸链缺陷,从而造成细胞凋亡和细胞丢失。线粒体突变和功能障碍会导致活性氧(ROS)的产生增加。
- 自由基理论:自由基或更常见的氧化应激造成的损害累积会导致衰老症状。有关研究证据表明,限制卡路里的作用可能是由于线粒体内自由基的形成增加,导致二次诱导抗氧化防御能力的增加。
- DNA氧化和热量限制:热量限制可减少衰老大鼠和小鼠器官中DNA的损伤。因此,氧化性DNA损伤的减少与较慢的衰老速度和较长的寿命有关。
衰老与长寿基因
近年来,长寿相关基因的研究从生理功能、信号转导、代谢途径等方面揭示了衰老与长寿的关系,使人类有望通过基因调节达到健康长寿。长寿与衰老并非取决于单个基因,衰老相关的基因存在“长寿基因”和“衰老基因”之分。“长寿基因”是一个广义概念,并不是指具体某个基因,而是泛指那些具有延长寿命或延缓衰老的基因。目前,对长寿蛋白Sirtuins已有系统和较清晰的研究。Sirtuins是具有脱酰酶活性的蛋白,涉及影响广泛的细胞过程,如衰老、转录、细胞凋亡、炎症和抗应激,以及热量限制下的能量效率和警觉性等。Sirtuins还可以控制生物钟和线粒体生物发生。Sirtuins对NAD的依赖性通过细胞NAD:NADH比率,NAD、NADH绝对水平与酶活性直接与细胞的能量状态相联系。
已知Sirtuins受到Sirt1 - Sirt7基因调控:
- Sirt1基因与长寿:Sirt1是NAD依赖性脱乙酰酶Sirtuin-1,人类中由SIRT1基因编码的一种蛋白质。以转录因子Foxo作为反应底物,Sirt1蛋白在热量和应激胁迫下通过三个途径影响细胞寿命:
- Sirt1 蛋白抑制过氧化物酶增殖剂激活受体,减少细胞的脂质过氧化的损伤。
- Sirt1 蛋白通过调控 p53 的活性影响细胞寿命。
- Sirt1 蛋白通过调控 Foxo 的信号通路达到抗氧化。
Sirt1 能够对基因转录、DNA修复、能量代谢以及细胞衰老过程发挥调节作用,尤其在糖代谢、脂代谢、调节胰岛素分泌等方面。
- Sirt2 基因与长寿:Sirt2催化活性具有 NAD 依赖性。研究已证明,Sirt2 基因在心脏、大脑、骨骼肌和睾丸中表达,预防细胞过度分化和早衰。在DNA 损失修复、细胞周期调节和抗衰老等过程中发挥作用。
- Sirt3 基因与长寿:一种线粒体NAD 依赖的去乙酰化酶。Sirt3 基因表达可提高线粒体的功能和稳定性,及增强呼吸作用、降低氧自由基损伤,减少氧化应激所致的细胞凋亡(例如在心肌方面)。研究发现,FOXO3A可能是 Sirt3 的一个靶基因,通过线粒体信号转导途径在抗氧化应激中起重要作用。最新研究表明,SIRT3水平的降低会导致氧化应激,并导致胰岛素抵抗的增加。
- Sirt4 基因与长寿:主要定位在线粒体,缺乏脱乙酰基活性,这与其他Sirt 家族成员(Sirt1、2、3、5)不同。通过抑制谷氨酸脱氢酶而调节胰岛素分泌。Sirt4 在糖脂代谢平衡的维持中起关键性作用,是一个对能量限制敏感和减缓衰老的关键性基因。
- Sirt5 基因与长寿:Sirt5在大脑、心脏、肝脏、肾脏、肌肉和睾丸等器官表达。研究表明,Sirt5 基因有可能使肝损伤修复,主要归功于 Sirt5 基因的活性能促进酒精代谢。因此,Sirt5 基因与能量代谢和细胞凋亡有着密切关系,可影响健康和衰老。
- Sirt6基因与长寿:能够调节大量与应激胁迫和新陈代谢相关的基因,提高染色体的稳定性,促进碱基修复和修复 DNA 损伤。因此,Sirt6 基因的超表达对人类的抗衰老具有重要作用。
- Sirt7基因与长寿:哺乳类动物目前有7个长寿蛋白( Sirtuins) ,其功能不尽相同。目前研究者已经在染色质中发现Sirt7,但还没有清晰的催化活性或特异靶标。有研究认为,Sirt7可能是某一类细胞的特定类型,推测其关键特定调解功能及控制肿瘤进展甚至癌症逆转,使机体恢复健康。
Sirtuins的临床意义:
- 研究表明,Sirtuin活性被烟酰胺抑制,烟酰胺与特定的受体位点结合,而干扰这种结合的药物应该增加sirtuin的活性,因此可为治疗老年性疾病如糖尿病、心脏血管病、痛风和癌症等的新药提供一条新途径。
- Sirtuins已被学界提议作为II型糖尿病的治疗靶点。
- 健康延寿:白藜芦醇作为Sirtuins的激活剂,可能对延长寿命有效。研究表明,白藜芦醇可以重现运动和热量限制的影响,如降低血压、血糖水平和代谢率等。
健康长寿的干预路径
既有的研究表明,有三种主要的代谢途径可以影响衰老速度:- Sirtuins/FOXO3 途径,可能响应于热量限制。
- 线粒体中的电子传递链的活性水平。
- 生长激素/胰岛素样生长因子1信号通路(GH/IGF-1)。
1.通过提高NAD+以激活Sirtuins基因:
如上所述,Sirtuins酶活性依赖于NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸),而随着人体衰老NAD+逐渐下降。研究表明,NAD+在20岁人体中处于峰值,40岁时下降约40%;到80岁,人体内NAD+水平可下降达到98%!因此,老年群体可称为是“NAD+缺乏症候群”。
- 大量研究证实,维持体内NAD+水平的健康益处包括如下:
- 保护端粒酶、维持染色体稳定及DNA修复。
- 支持细胞产能、参与ATP生成。
- 关闭衰老基因、炎症基因,抑制脂肪合成和储存。
- 改善心脏功能,美国心脏协会期刊AHA报道,维持NAD+利于心脏健康。
- 改善脑功能,减少神经毒性pTau蛋白、支持新脑细胞形成。
- 增加白藜芦醇激活Sirtuins及模拟热量限制作用,利于抗衰老和健康。
总之,NAD+既是健康长寿的基础,也是预防多种老年性慢性病的前提条件。
- 激活Sirtuins的临床意义包括如下:
- Sirtuins已作为II型糖尿病的治疗靶点
- 抗衰老和延寿作用
- 抑制组织纤维化
- 关键营养:可以提高NAD+水平的营养素包括:
- 烟酰胺核糖(Nicotinamide riboside,NR)
- 烟酰胺单核苷酸(β-Nicotinamide Mononuclotide,NMN)
- 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(Nicotinamide adenine dinucleotide,NADH):又称还原型辅酶I,或线粒体素。
它们都是维生素B3衍生物,是形成NAD+的前体。
2.活化AMPK、促进系统健康和长寿
AMPK(腺苷酸活化蛋白激酶,或AMP依赖的蛋白激酶)是哺乳动物中机体能量代谢调节的关键分子。AMPK表达于各种代谢相关的器官如肝脏、大脑、心肌和骨骼肌等。研究表明,哺乳动物中有12种不同形式的AMPK。
- 活化的AMPK净效应包括:
- 刺激脂肪酸氧化、酮生成和葡萄糖摄取,并调节胰岛β细胞的胰岛素分泌等。
- 抑制胆固醇、脂肪和甘油三酯合成,抑制脂肪细胞生成,刺激脂肪细胞脂肪分解。
- AMPK通过调节PGC-1α刺激线粒体生物发生,而PGC-1α又促进线粒体中的基因转录。
- AMPK激活抗氧化防御。
- 激活AMPK的临床意义包括如下:
- 延寿作用
- 支持运动功能
- 增加脂肪酸代谢
- 葡萄糖转运
- 支持线粒体功能活性
- AMPK可被机体多种刺激所激活,包括:
- 运动锻炼。
- 细胞应激,如热量限制CR。
- 影响细胞代谢的物质。
- 激活AMPK的关键营养,包括:
- 白藜芦醇及槲皮素
- 二甲双胍:治疗糖尿病一线药物
- 绞股蓝和橙皮苷。
3.抑制mTOR促进健康长寿
- mTOR是雷帕霉素的哺乳动物靶标,是人类中由mTOR基因编码的一种丝氨酸特异性蛋白激酶,包括以mTOR1和mTOR2二种蛋白复合物。
- mTOR负责调节细胞代谢、生长、增殖、自噬和转录等,以及促进胰岛素受体和胰岛素样生长因子1受体的激活。
- mTOR整合来自上游途径的输入,包括胰岛素、胰岛素样生长因子(如IGF-1和IGF-2)和氨基酸等。
- mTOR感知细胞的营养、氧气和能量水平。
- mTOR途径是哺乳动物代谢和生理学的中心调节因子,在组织的功能中起重要作用,包括肝脏、肌肉、白色和棕色脂肪组织以及大脑,并且在人类疾病如糖尿病、肥胖症、抑郁症和某些癌症中失调。
- 抑制mTOR的临床意义包括如下:
- 抗衰老和延寿作用:已证实降低TOR活性可延长动物寿命。据分析,热量限制和限制蛋氨酸、亮氨酸摄入,可降低mTOR活性导致寿命延长。高水平mTOR在年轻时期是正常的,但老年时期应该抑制或降下来。提高AMPK,有助于降低mTOR水平。
- 癌症:过度激活mTOR信号显著促进肿瘤的发生和发展,并且mTOR活性在许多类型的癌症中失调,包括乳腺癌、前列腺癌、肺癌、黑素瘤、膀胱癌、脑癌和肾癌等;mTOR也通过抑制自噬间接支持肿瘤生长。
- 老年痴呆(阿尔茨海默病AD):mTOR信号在几个方面与AD病理学相交和参与作用。研究结果表明,AD脑中mTOR信号传导过度活跃。mTOR信号似乎与可溶性淀粉样蛋白β(Aβ)和tau蛋白的存在密切相关。mTOR是自噬的负调节因子,故利于AD脑中的Aβ清除。研究发现,抑制mTOR对帕金森病也有益。
- mTOR抑制剂包括:
- 药物:雷帕霉素、二甲双胍等
- 天然化合物:绞股蓝和橙皮苷,白藜芦醇(通过激活AMPK可抑制mTOR)。
4.线粒体活性与长寿:
线粒体是细胞进行呼吸、氧化磷酸化、电子传递以及三羧酸循环、产生能量ATP的重要场所。
线粒体功能异常是机体老化的主要标志之一。
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支持线粒体的关键营养:辅酶Q10、吡咯喹啉醌PQQ、MitoQ(线粒体靶向辅酶Q10)和喜来芝(Shilajit)等。在本网站中内都可搜索到相关文章和产品介绍。
健康长寿综合干预方案
以下是基于循证医学和营养学有关文献综合的结果。有助于健康长寿的营养和草本补充剂,主要包括如下:
- 提高NAD+水平、恢复机体青春活力:烟酰胺核糖、NMN等。
- 激活AMPK、抗衰老、改善机体代谢功能:白藜芦醇+槲皮素等。
- 抑制mTOR表达、预防多种慢性病及老年健康等:绞股蓝和橙皮苷等。
- 维持线粒体功能、降低线粒体损伤:辅酶Q10、吡咯喹啉醌、MitoQ和喜来芝等。
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参考来源:
美国国立衰老研究所
www.nia.nih.gov
美国抗衰老医学会A4M
https://www.a4m.com/
美国心脏协会《Circulation》
http://circ.ahajournals.org/content/137/21/2274
维基百科
https://en.wikipedia.org/
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