《Cell》:有意思,减少蛋氨酸摄入竟能改善骨骼肌血管功能

【字体: 时间:2018年03月26日 来源:生物通

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  “在啮齿类动物模型身上,我们发现限制甲硫氨酸的益处令人着迷,它类似热量限制,但无需强制动物减少总食物摄入,”遗传学和复杂疾病学副教授、通讯作者James Mitchell说。这篇文章在线发表于3月22日《Cell》期刊。

  

中国谚语讲究“病从口入”,基本饮食结构在很大程度上决定了人类的健康状况。什么样的饮食才是“合理食谱”?这在西方医学研究领域也是一个经久不衰的话题。

哈佛公共卫生学院最新研究发现,用甲硫氨酸含量较少的饲料喂养小鼠,反而促进了小鼠骨骼肌内新血管形成。

含硫氨基酸共有甲硫氨酸、半胱氨酸和胱氨酸三种,甲硫氨酸可转变为半胱氨酸和胱氨酸,后两者也可以互变,但后者不能变成甲硫氨酸,所以甲硫氨酸属于必需氨基酸(机体不能合成,必须由食物供给)。如果甲硫氨酸缺乏就会导致体内蛋白质合成受阻造成损害。

先前有研究显示,在饮食上限制甲硫氨酸具有延年益寿的功效。这篇文章提示,血管功能的改善进一步佐证了该结论。

“在啮齿类动物模型身上,我们发现限制甲硫氨酸的益处令人着迷,它类似热量限制,但无需强制动物减少总食物摄入,”遗传学和复杂疾病学副教授、通讯作者James Mitchell说。这篇文章在线发表于3月22日《Cell》期刊。

Mitchell和同事此前发现,限制甲硫氨酸食谱会导致硫化氢(H2S )气体产量增加。在化学课本上以“臭鸡蛋味”闻名的硫化氢气体,在生物学世界里身负无数有益功能。

其中之一便是促进内皮细胞新生血管生长,该过程被称为血管生成(angiogenesis)。因此,研究人员推测,限制甲硫氨酸饮食可能与血管生成之间具有直接联系。

科学家给小鼠喂含少量甲硫氨酸和缺乏半胱氨酸的合成饲料,这两种氨基酸在肉类、奶制品、坚果和大豆等富含蛋白质的食物中大量存在。2个月后,饮食限制小鼠比普通对照组小鼠骨骼肌中的毛细血管数量多。

过去科学家们认为,缺氧或氧不足(hypoxia)是促进血管生成的最好条件。当血管阻塞或在供氧受限情况下剧烈运动,组织就会经历hypoxia。饮食限制实验结果暗示真正参与其中的可能是感知氨基酸剥夺的信号途径,而非hypoxia途径。

接下来作者鉴定,在血管生成中,甲硫氨酸限制激活了GCN2氨基酸感知激酶和ATF4转录因子这两种分子。未来,它们将成为调节血管生成的重要新靶点。在临床,衰老或血管疾病需要改善血流供应缺血组织生存;肿瘤疾病则需要抑制血管生成,阻止新血管形成。

同期《Cell》,哈佛医学院David Sinclair课题组也发表了一篇题目为“Impairment of an Endothelial NAD+-H2S Signaling Network Is a Reversible Cause of Vascular Aging”的文章,发现单独使用长寿相关蛋白SIRT1的小分子催化剂NMN或跟硫化氢组合,都会增加老年小鼠骨骼肌内血管密度,提高老年动物运动能力。

“我们相信,我们的发现将为血管死亡引起的各种疾病治疗奠定基础,”哈佛医学院遗传学教授Sinclair说。

综合来看,这些研究指出,通过药理学和饮食方法都能促进骨骼肌血管形成、改善啮齿类动物血管健康。接下来,研究人员可能需要进一步测试这些方法是否能转化为人类所用。

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原文检索:Amino Acid Restriction Triggers Angiogenesis via GCN2/ATF4 Regulation of VEGF and H2S Production

(生物通:伍松)

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