新陈代谢失调可能是衰老和疾病背后的隐藏原因。随着年龄的增长，细胞的代谢网络可能会受到干扰，这与多种疾病的发生有关。研究者们发现，通过抑制某些蛋白质或酶的活性，可以改善细胞的能量产生、减少炎症，并可能逆转认知衰老。此外，原本用于治疗癌症的药物，可能通过调节葡萄糖代谢，用于治疗阿尔茨海默病等神经退行性疾病。
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衰老是一个无人能够避免的生物过程。理想情况下，变老应该是一个放松并享受劳动成果的时刻。然而，衰老也有其阴暗面，通常与疾病相关。
每一秒，你的细胞都在进行数十亿次的生化反应，为生命提供必需功能的动力，形成一个高度相互连接的代谢网络。这个网络使细胞能够生长、增殖和自我修复，其破坏可以推动衰老过程。
但是，是衰老导致代谢衰退，还是代谢紊乱加速衰老？或者两者都有？
要解决这个先有鸡还是先有蛋的问题，你首先需要了解代谢过程在衰老和疾病期间是如何分解的。
我是一名科学家和研究员，我的实验室专注于探索代谢、压力和衰老之间复杂的关系。最终，我们希望这项工作能提供促进更健康衰老和更充满活力生活的策略。
代谢与衰老之间的联系
衰老是许多社会最常见疾病的最大风险因素，包括糖尿病、癌症、心血管疾病和神经退行性疾病。这些健康问题背后的一个关键因素是细胞和代谢稳态的破坏，或平衡。
扰乱稳态会破坏身体的内部环境，导致可能触发一系列健康问题的失衡，包括代谢紊乱、慢性疾病和对衰老和其他严重状况有贡献的细胞功能受损。
紊乱的代谢与许多衰老细胞的标志有关，例如端粒缩短，即染色体保护末端的损伤，以及基因组不稳定性，形成遗传突变的倾向。功能失调的代谢还与线粒体功能不佳有关；细胞衰老，或细胞停止分裂；肠道微生物失衡；以及细胞对不同营养物质的检测和响应能力降低。
神经退行性疾病，如阿尔茨海默病，是与调节失常的代谢和功能下降之间有很强的联系的年龄相关条件的典型例子。
例如，我的研究团队之前发现，在衰老的小鼠中，由于调节炎症的蛋白质活性增加，骨髓细胞产生、储存和使用能量的能力受到抑制。这种能量不足的状态导致炎症增加，这些衰老细胞依赖葡萄糖作为主要燃料来源，使情况恶化。
然而，实验性地抑制衰老小鼠骨髓细胞中的这种蛋白质，可以恢复细胞产生能量的能力，减少炎症，并改善大脑中涉及记忆的区域的可塑性。
这一发现表明，通过重新编程骨髓细胞的葡萄糖代谢以恢复免疫功能，可以逆转一些认知衰老。
重新利用药物治疗阿尔茨海默病
在我们新近发表的研究中，我和我的团队发现了扰乱的葡萄糖代谢与神经退行性疾病之间的新联系。这导致我们识别出一种最初为癌症设计的，可能用于治疗阿尔茨海默病的药物。
我们专注于一种名为IDO1的酶，它在分解氨基酸色氨酸的第一步中起着关键作用。
这条途径产生一种名为犬尿氨酸的关键化合物，它为额外的能量途径和炎症反应提供燃料。然而，过量的犬尿氨酸可能产生有害影响，包括增加患阿尔茨海默病的风险。
IDO1 是脑细胞代谢的关键参与者。 ( Goultard59/维基共享资源/ CC BY-SA )
我们发现，抑制IDO1可以恢复包括细胞培养和小鼠在内的一系列临床前模型的记忆和大脑功能。为了理解为什么，我们观察了脑细胞的代谢。
大脑是身体中依赖葡萄糖最多的组织之一。无法正确使用葡萄糖为关键的大脑过程提供燃料，可能导致代谢和认知衰退。
高水平的IDO1通过产生过量的犬尿氨酸减少葡萄糖代谢。因此，IDO1抑制剂——最初设计用于治疗黑色素瘤、白血病和乳腺癌等癌症——可以重新用于减少犬尿氨酸并改善大脑功能。
使用包括阿尔茨海默病患者的细胞和老鼠在内的一系列实验室模型，我们还发现IDO1抑制剂可以恢复脑细胞中的葡萄糖代谢。
此外，我们能够通过阻断IDO1，在具有淀粉样蛋白和tau蛋白积累的小鼠中恢复葡萄糖代谢——这些异常蛋白涉及许多神经退行性疾病。我们认为，重新利用这些抑制剂可能对各种神经退行性疾病都有益。
促进更健康的认知衰老
神经退行性疾病和代谢衰退的影响对个人、家庭和经济都是沉重的负担。
虽然许多科学家专注于针对这些疾病的下游效应，如管理症状和减缓进展，但早期治疗这些疾病可以改善衰老过程中的认知。
我们的发现表明，针对代谢不仅有可能减缓神经功能衰退，而且有可能逆转阿尔茨海默病、帕金森病和痴呆等神经退行性疾病的进展。
在压力、代谢和衰老的交汇处发现新的见解可以为更健康的衰老铺平道路。更多的研究可以提高我们对代谢如何影响整个生命过程中的压力反应和细胞平衡的理解。
作者：
Melanie R. McReynolds，宾夕法尼亚州立大学生物化学助理教授 本文是从The Conversation在Creative Commons许可下转载的。阅读原文。