热量限制和运动对衰老影响的研究进展①

彩方慧 陈彩珍

(华东师范大学青少年健康评价与运动干预教育部重点实验室 上海 200241)

热量限制和运动对衰老影响的研究进展①

彩方慧 陈彩珍

(华东师范大学青少年健康评价与运动干预教育部重点实验室 上海 200241)

在老龄化日益严重的今天,老年人口逐年增加,而患有老年性退行性疾病的人也越来越多。目前国内外关于衰老与抗衰老的研究表明,热量限制在延缓衰老方面发挥着重要的作用,该文主要对热量限制以及运动对衰老的影响机制进行分析综述,运动与热量限食相结合,采用科学合理的运动形式和运动强度对衰老进行早期预防,发现保持良好的饮食习惯和生活方式,在不影响营养物质摄入的条件下适当限制每日的热量以及经常性地做体育锻炼,能够有效地延缓衰老进程,很有可能为未来的抗衰老干预提供新的思路和途径。

衰老 热量限制 运动

在老龄化日益严重的今天，老年人口逐年增加，预计到2050年，全世界将会有50%的人口超过60岁。衰老(aging senescence)又称为老化，它是随着年龄的增长而出现的难以逆转的退行性变化，循序渐进地趋向死亡且不可逆转的普遍自然现象，是先天遗传和后天环境相互作用的结果，动物实验表明，热量限制在一定程度上可以延缓衰老并延长寿命，但其机制尚不明确。热量限制的作用信号Sirtuins蛋白是目前受到关注最多的蛋白质，该文主要从热量限制和运动干预方面来阐述抗衰老的作用机制，而热量限制结合运动能够更好地延缓衰老进程，也是目前衰老研究的热点。

1 Sirtuins家族

Sirtuins蛋白是一组具有NAD+依赖性的组蛋白去乙酰化机转移酶，而酵母中的Sirtuins又称为Sir2，它可以调节细胞老化、基因沉默、细胞分化的过程，而Sirt1(沉默信息调节因子2相关酶1)是一种依赖于烟酰胺嘌呤二核苷酸的去乙酰化机转移酶，是Sir2的同源物，能将体内能量代谢和基因表达调控相偶联。Guarente发现Sir家族蛋白是长寿基因的关键调解者，它可以改善代谢特性、增强胰岛素对机体的敏感性，增强自身机体的抗氧化能力，降低产生自由基的速率等，在酵母菌、蠕虫、果蝇身上，如果额外增加Sir2基因或序列，可以增加18%～50%的寿命，而酵母中此基因的缺失会减少寿命。细胞生物学证明了Sirtuins家族共有7个成员(Sirt1～7)，Sirt6、7是核蛋白质，Sirt3、4、5是线粒体蛋白质，而Sirt1、2发现于细胞核和细胞质中。可见，Sirt1是与长寿关系最为密切的分子，在能量代谢方面起着重要的作用。我们应致力于研究Sirt1抗衰老的机制，深入发掘它能够延缓衰老的原因，也为未来关于热量限制的策略提供较科学的指导方案。

2 热量限制

从1935年McCay等发现适度限食可以延长大鼠寿命以来，研究人员陆续发现，热量限制发挥抗衰老作用，主要原因包括增加抗内源性应激在能量代谢和氧化应激中的变化，可以取得延长寿命和提高生活质量的效应，也可以延缓不同物种的衰老进程。那么，什么才能叫做热量限制呢？限制多少才算是合理且健康的饮食呢？它又是如何延缓衰老进程的呢？热量限制是指在不会导致营养不良的情况下限制食物热量摄入量至非随意摄入水平，即将每日摄入热量减少所需能量的20%～40%，即使是这样也不会造成缺乏营养甚至营养不足的现象，而对于热量限制的作用信号如Sirt1去乙酰化酶、mTOR信号通路等分子来说，适度的热量限制可以使Sir2的活性升高，Sir2基因是许多酵母菌株延长寿命的必须物，热量限制可以大大改善体内细胞的生化反应，研究发现，Sir2很有可能会调节染色质的生化活性。这就意味着Sirtuins蛋白具有调节新陈代谢从而延长寿命的作用。Sirt1是NAD依赖的组蛋白去乙酰化酶之一，它可以与过氧化物酶体增殖物活化受体协同刺激因子1α (PGC-1a)及HNF4a形成一种蛋白复合物，在NAD+的参与下，Sirt1将乙酰化PGC-1a去乙酰化，激活HNF4a，从而调控糖异生相关基因的转录，调控代谢信号，引起有关蛋白质的去乙酰化[5]。而在衰老机体内，Sirt1的基因表达量减少以及Sirt1的缺失直接会导致新陈代谢率低下，而热量限制可以通过抑制衰老基因p16ink4α的表达而实现长寿的目的，IGF-1下游信号被Sirt1影响，而NAD属于sirtuins蛋白家族，在调节寿命方面发挥着重要作用，Sirt1作为抗衰老蛋白参与调节细胞衰老与炎症反应，此信号受热量限制的影响。在酵母菌中，热量限制通过增加线粒体呼吸作用，激活sir2从而延长寿命。在哺乳动物中，热量限制通过激活某些组织中的Sirt1，可以监控肌肉功能和线粒体生物发生，而PGC-1a是线粒体生物起源发生的诱导物，通过脱乙酰化PGC-1a并增加其活性，降低ROS，从而达到延长寿命的作用。

3 运动抗衰老作用

运动虽然不能逆转衰老过程，但是它可以减弱由于衰老带来的不良效应。适宜的运动训练可以提升Sirt1的活性表达，也能改善抗氧化系统的能力，并能够有效地预防心血管疾病和代谢性疾病，可以推迟细胞损伤堆积和衰老过程中的生理功能障碍特点，可以有效延缓衰老进程。衰老时，自由基的水平会随着年龄增加而增加，而Sirt1参与衰老过程中的氧化应激反应，Sirt1的活性是减少老化的重要机制，长期运动后的Sirt1的活性增加，能够有效地提高Sirt1的活性。Brunet等人在研究中证实哺乳动物细胞中的Sirt1可能是通过FOXO转录因子来控制的，Sirt1增加FOXO3a诱导细胞周期阻滞的能力，其参与DNA修复来监管生物的寿命，而FOXO3a也已经证实可以调节热量，限制模型的Sirt1效应，但是运动训练可以提高FOXO3a的蛋白表达，而高中低强度运动能够使小鼠抗氧化能力增强，能有效地清除体内的自由基。可见低强度运动相对于高强度的运动自由基清除能力高，有助于提高脑的血流量和氧气的供给，提高肺功能水平，延缓肺组织老化。

自从童坦君院士提出“双适”(适度限食、适度运动)对衰老具有效益这个观点以来，热量限制和身体活动对心智功能的有利影响已经被充分证实，二者对延缓衰老有着共同的特点，能对高血压、糖尿病、增龄性肌纤维凋亡有抵抗作用，且这二种方案也都能够减小或延缓与年龄有关的神经肌肉功能的下降速率。当前的研究证明，不仅热量限制可以增强长寿因子Sirt1的表达活性，适度的体育运动也可以取得相同的效果。最近有关热量限制和适量运动相结合的研究报告指出，其延缓衰老，维持健康的效果要比单独进行热量限制的效益要好，热量限制和运动对于减轻体重有着显著的效果。而运动时的能量消耗下降主要是维护正常机体的活动能量，热量限制的有利影响有些类似于依靠运动带来效益，运动与热量限制一样存在着许多因素，除了选择中小强度的运动项目以外，还应该根据自身情况选择合适的运动形式和运动强度。

4 结语

老年医学的不断深入发展，目前的研究为老龄化带来的疾病提供了新的见解，采用科学合理的适当体育锻炼对衰老进行早期预防，在不影响营养物质摄入的条件下，适当限制每日的热量，保持良好的饮食习惯和生活方式，尤其要关注Sirt1能够延缓衰老发生的作用，成为防治慢性疾病和抗衰老药物的新靶点，可以通过不断的科学探索，寻找出对人类有利的预防和延缓衰老的方案，从而为预防衰老提供科学的指导。

[1]Pandey K B，Rizvi S I.Role of Diet and Exercise in Intervention of Age-induced Impairments[M].Farooqui T，Farooqui A A，2015：123-131.

[2]Liszt G，Ford E，Kurtev M，et al.Mouse Sir2 homolog SIRT6 is a nuclear ADP-ribosyltransferase[J].J Biol Chem，2005，280(22)：21313-21320.

[3]Rogina B，Helfand S L.Sir2 mediates longevity in the fly through a pathway related to calorie restriction[J].Proc Natl Acad Sci USA，2004，101(45)：15998-16003.

[4]Lin S J，Kaeberlein M，Andalis A A，et al.Calorie restriction extends Saccharomyces cerevisiae lifespan by increasing respiration[J].Nature，2002，418(6895)：344-348.

[5]Rodgers J T，Lerin C，Gerhart-Hines Z，et al.Metabolic adaptations through the PGC-1 alpha and SIRT1 pathways [J].FEBS Lett，2008，582(1)：46-53.

[6]Gurd B J，Perry C G，Heigenhauser G J，et al.Highintensity interval training increases SIRT1 activity in human skeletal muscle[J].Appl Physiol Nutr Metab，2010，35(3)：350-357.

[7]Brunet A，Sweeney L B，Sturgill J F，et al.Stress-dependent regulation of FOXO transcription factors by the SIRT1 deacetylase[J].Science，2004，303(5666)：2011-2015.

[8]Valdez G，Tapia J C，Kang H，et al.Attenuation of agerelated changes in mouse neuromuscular synapses by caloric restriction and exercise[J].Proc Natl Acad Sci USA，2010，107(33)：14863-14868.

G804.7

A

2095-2813(2017)01(b)-0019-02

10.16655/j.cnki.2095-2813.2017.02.019

彩方慧(1987—)，女，汉，河南商丘人，硕士研究生在读，研究方向：运动与适应。陈彩珍(1967—)，女，汉，福建人，博士，教授，研究方向：运动与适应。