Science | 人体可以依靠饥饿感来延缓衰老

作为一种高级动物，人体需要六种营养物质来维持基本的生理需求：糖类、油脂、蛋白质、无机盐、水、和维生素。对营养物质的生理需求促使人和动物去追寻食物。而饮食对人和动物的行为和寿命又有着显著影响。

近年来，越来越多的研究表明，饮食限制（Dietary restriction）可以有效延长寿命，并延缓跨物种的衰老相关疾病。有趣的是，饮食限制带来的延寿效应不仅来自于能量摄入的减少，还与动物本身的与产生饥饿感相关的某些机制有关。

2023年5月11日，美国密歇根大学Scott Pletcher团队在国际顶尖学术期刊《Science》上发表题为：“饥饿对果蝇神经元组蛋白修饰延缓衰老的影响” （Effects of hunger on neuronal histone modifications slow aging in Drosophila）的研究论文。

这项研究表明，饮食限制带来生理益处的原因并不在于营养的多寡，而是在于因食物短缺而产生的饥饿感。更简单来说就是，饥饿感本身就足以延缓衰老。

研究团队表示，饥饿会促使大脑表观基因组发生变化，影响基因表达，从而影响摄食行为和衰老。

这项观察结果促使研究人员进一步测试编码寻找食物动机的神经状态是否足以减缓衰老，而不依赖于可能导致的营养摄入的任何变化。

到底是‘吃得少’还是‘饥饿感’产生了长寿效应？

长期以来，科学家认为人的延寿过程需要与“吃得少”挂钩起来。但有的实验却似乎暗示，延寿的作用不一定要与吃的行为联系上。比如2021年3月，密歇根大学许献忠教授和华中科技大学刘剑峰教授合作在《Nature Aging》期刊发表的研究论文显示，虽然对热量限制可以导致的寿命延长，但是这种寿命延长效应，能够被食物的香气减少一半以上。

这意味着，无需食物的参与，大脑对食物的驱动力可能是长寿背后的真正原因。这样一想，这个问题就变得有趣了：闻香气让人长寿法破功，那反过来人为增加饥饿感不就可以促进长寿了？

实验证据1：减少蛋白质摄入产生的饥饿感可以延长果蝇寿命

为了检验和回答上述问题，密歇根大学Pletcher教授和博士后Kristina J Weaver等人设计了这样一个实验：人为地给果蝇创造饥饿感。

一种方法是给先让果蝇经历长时间禁食，然后让它们接触第一餐，其中有一组食物的支链氨基酸（BCAA）含量很低，另一组则很高。显然，第一组食物可以让果蝇大脑感知到对蛋白质（即BCAA）的摄入的不足。

随后，这些果蝇被自由地分配到了含有酵母和糖的食物环境中，如果在第一餐BCAA不足，果蝇会倾向于选择进食酵母（而不选择糖）。正是这种对酵母的偏好，可以让科学家来追踪衡量果蝇的饥饿感。

支链氨基酸（BCAA）的摄入量影响果蝇的寿命

实验显示，第一餐缺少BCAA的果蝇，在第二餐会吃得比对照组更多，总热量摄入更高。但是由于饥饿感的存在，果蝇如果终生食用低BCAA的食物，它们的寿命也要明显长于食用高BCAA的同伴。

其中，BCAA中的异亮氨酸是关键，单独减少这一氨基酸与整体削减BCAA的延寿效果是相似的。

实验证据2：光刺激产生的饥饿感也可以延长果蝇寿命

不仅如此，为了观察饥饿感的直接效应，研究团队使用了光遗传学技术，当果蝇暴露在红光下时，其体内与饥饿驱动相关的神经元会被激活，从而产生强烈的饥饿感。虽然这些被红光照射的果蝇消耗的食物是没有被红光照射的果蝇的两倍，但前者比后者的寿命更长。这更一步显示，饥饿感而不是食物本身产生了延寿效应。

饥饿感的本身就足以延长寿命

分子机理

基于上述结果，研究团队推测，饥饿感可以通过某种分子机制促进摄食和延长寿命。研究团队发现，果蝇神经元的特定亚群利用BCAA代谢来修饰神经元组蛋白乙酰体，而限制BCAA摄入可以促进果蝇进食并延长其寿命。

进一步研究显示，饥饿感通过急剧增加组蛋白H3.3的表达量来刺激果蝇进食，而长时间的饥饿似乎改变了食欲调节的设定点，从而对衰老产生有益的影响。

膳食BCAA改变组蛋白乙酰化和组蛋白H3丰度

结论

该论文的通讯作者 Scott Pletcher 教授表示，“与之前的饮食限制研究的观点不同，食物营养的多寡并不是导致饮食限制益处的关键，饥饿感本身就足以延长寿命——动机状态本身就是衰老的决定性驱动因素。”

该研究的第一作者Kristina Weaver博士说，“我们认为我们在果蝇中创造了一种无法满足的饥饿感。通过这样做，果蝇活得更长。” 虽然科学家只使用果蝇进行研究，但他们说“有充分的理由期待发现的机制可能调节其他物种的饥饿驱动”。最后，研究人员总结道，“饥饿足以延长寿命这个观测本身，有助于揭示动机状态本身可以是衰老的决定性驱动因素。”

总之，这项发表在《Science》的研究工作清楚的表明，饥饿感可以影响果蝇大脑中特定基因的表达水平，从而影响它们的进食行为和衰老过程。当然，作者也指出，“在将这些发现应用于人类之前，应该谨慎行事，但完全有理由期望这一机制可能在广泛的物种中存在。”

接下来，他们计划研究果蝇和人类都存在的为了快乐而吃东西的冲动，这可能也与寿命有关。

参考文献：

1. https://www.science.org/doi/10.1126/science.ade1662
2. https://www.nature.com/articles/s43587-021-00039-1