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糖吃多了,皮膚會變老、松弛、長皺紋,這就是大家熟知的糖化。但其實糖對身體的傷害,可不止于“垮臉”。
心臟——這個每分鐘跳動60到100次、一生不停歇的發(fā)動機,也在被過量的糖一點點“銹蝕”。
最近,《Aging Cell》上的一項研究,清晰地向我們展現(xiàn)了:隨著衰老,身體處理糖的代謝能力逐漸下降,長期高糖則會加速這一過程,導(dǎo)致有毒物質(zhì)大量堆積,最終一步步傷害心臟,誘發(fā)心臟衰老!
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心臟發(fā)電站,被糖悄悄“銹蝕”
先來說說糖基化的微觀過程。
當(dāng)你吃下一塊蛋糕,血糖快速升高,正常情況下,細(xì)胞中的乙二醛酶1(Glo-1)可以清理糖代謝產(chǎn)生的有毒中間產(chǎn)物——甲基乙二醛(MGO)。但隨著年齡增長或長期高糖,Glo-1活性下降,MGO開始在體內(nèi)堆積。
這些堆積的MGO會與蛋白質(zhì)發(fā)生反應(yīng),這個過程叫糖基化。被反應(yīng)的蛋白逐漸變性,最終形成一種頑固分子:晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)。
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圖注:健康蛋白經(jīng)過糖基化反應(yīng)后,最終形成頑固分子AGEs。
這種代謝產(chǎn)物在心肌細(xì)胞這種中尤為危險。不同于可不斷換新的皮膚組織,心肌細(xì)胞在成熟后幾乎不再分裂增殖。所以,如果AGEs也在心臟里堆積,后果可能比皮膚更嚴(yán)重。
分析發(fā)現(xiàn),在心肌細(xì)胞中,這些排不掉的AGEs主要積聚在心臟的“細(xì)胞發(fā)電站”——線粒體,約占細(xì)胞內(nèi)AGEs總量的26%。
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圖注:(A)衰老小鼠的曲線整體右移,表示AGEs含量增加(Zpq越大,AGEs越多);(B)心肌細(xì)胞中,AGEs主要蓄積在線粒體。
更糟糕的是,AGEs的破壞并非雨露均沾,相比于另一類線粒體(肌膜下線粒體,SSM),緊貼收縮肌纖維、直接參與供能的肌原纖維間線粒體(IFM)更易受到糖化應(yīng)激的影響,其蛋白質(zhì)被AGEs修飾的程度顯著更高。
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圖注:在衰老心臟中,AGEs主要破壞肌原纖維間線粒體(MAGE和CML是兩種化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的AGEs)。
被AGEs破壞的線粒體功能開始下降——膜電位降低,ATP合成效率變差。這種下降雖不至于讓細(xì)胞立刻死掉,卻會讓它帶病工作,這正是后續(xù)連鎖損傷的起點。
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垃圾堆積成山,心臟日益衰老
到這里,按照故事走向,細(xì)胞里的溶酶體該出面把這些受損線粒體一網(wǎng)打盡了。
但研究者卻發(fā)現(xiàn),衰老心肌細(xì)胞中的溶酶體出現(xiàn)了不對勁,雖然它們數(shù)量變多、體積變大,看起來像是要大干一場,但其內(nèi)部的酸性卻出現(xiàn)降低,導(dǎo)致依賴酸性環(huán)境的消化酶無法再正常工作,實際降解能力并未隨之增強……是溶酶體自己不中用了,還是它們吞下的線粒體有貓膩?
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圖注:衰老小鼠心肌細(xì)胞的溶酶體發(fā)生變化,酸性減弱(LSG越大,酸性越強;LTR越大,溶酶體數(shù)量越多)。
為了弄清原因,研究者單獨提取了被AGEs損傷的老年小鼠心臟線粒體,“喂”給健康的巨噬細(xì)胞(它們具備強健的溶酶體系統(tǒng),是排除溶酶體自身老化干擾、單獨驗證線粒體毒性的最佳工具)。結(jié)果嘛……巨噬細(xì)胞溶酶體出現(xiàn)了和心肌細(xì)胞一樣的不對勁。
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圖注:巨噬細(xì)胞吞噬來自老年小鼠的線粒體后,溶酶體同樣發(fā)生變化,酸性減弱。
看來問題出在線粒體身上——被AGEs破壞的線粒體,可能已經(jīng)變成了一種有普適毒性的物質(zhì)。它們能跨越細(xì)胞類型,反殺清理垃圾的溶酶體。
溶酶體一倒,那些無法被有效降解的糖化線粒體在胞內(nèi)不斷堆積,并發(fā)生氧化交聯(lián),最終形成頑固的脂褐素沉積。這種持續(xù)性的代謝壓力成了觸發(fā)細(xì)胞命運轉(zhuǎn)化的“開關(guān)”,導(dǎo)致約7%的心肌細(xì)胞被迫進入衰老狀態(tài)。
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圖注:衰老心臟中部分心肌細(xì)胞進入衰老狀態(tài),并激活多種促炎基因的表達(dá)。
這些衰老細(xì)胞持續(xù)釋放促炎因子,污染周圍環(huán)境,誘發(fā)慢性炎癥,最終拖累整顆心臟,讓它一步步走向功能衰退,為心力衰竭埋下伏筆。
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心臟之外,大腦和肌肉也難逃此劫?
既然被AGEs破壞的線粒體能跨越細(xì)胞類型毒害溶酶體。那么在人體內(nèi),凡是代謝旺盛且不具備“更新”能力的組織(例如大腦和肌肉里的細(xì)胞),都可能成為糖化應(yīng)激的潛在靶點。
先看大腦,研究人員在老年人大腦的神經(jīng)元里發(fā)現(xiàn),大量線粒體擠成一團,旁邊是功能異常的溶酶體,這被稱為“線粒體斑塊”[2]。
這些斑塊的形成很可能和AGEs有關(guān),AGEs在大腦里隨年齡持續(xù)累積,在阿爾茨海默病患者的大腦中尤為明顯。它們鉆進神經(jīng)元后,激活RAGE受體,引發(fā)氧化應(yīng)激和炎癥,破壞線粒體和溶酶體,導(dǎo)致大腦功能隨之衰退[3]。
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圖注:AGEs/RAGE信號與老年神經(jīng)退行性進展密切相關(guān)。
肌肉的情況則更復(fù)雜些——肌肉組織整體能再生,但靠的是衛(wèi)星細(xì)胞。成熟的肌纖維本身,和心肌細(xì)胞一樣幾乎不分裂。
研究發(fā)現(xiàn),AGEs在衰老肌肉中同樣會積累,并直接損傷肌肉,加速肌少癥的發(fā)生[4];并且老年人皮膚里AGEs(間接反映全身AGEs負(fù)荷)堆得越多,握力越差、行動越慢[5]。
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圖注:AGEs會傷害骨骼肌,并加速肌少癥的發(fā)生。
由此可見,糖基化對心臟、大腦、肌肉的傷害,或許是所有“不更新細(xì)胞”共同的衰老風(fēng)險。保護線粒體和溶酶體,也可能成為延緩這些部位衰退的共同策略。
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順著機制看,我們能做什么?
最后,咱們一起回憶下整個機制:高糖/代謝異常→AGEs堆積→線粒體損傷→溶酶體失靈→垃圾堆積→細(xì)胞衰老→心臟功能衰退。由此出發(fā),科學(xué)家們已經(jīng)瞄準(zhǔn)了三個干預(yù)方向:
源頭減毒
激活Glo-1酶(清理AGEs前體的關(guān)鍵酶),直接從源頭減少AGEs生成。其中,白藜蘆醇+橙皮素組合已被證實能激活Glo-1,減少AGEs,并改善超重人群的胰島素抵抗[6]。
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圖注:白藜蘆醇+橙皮素組合可以激活Glo-1基因表達(dá)。
守住溶酶體
研究還鎖定了一個關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點:溶酶體堿化。而維持溶酶體酸性的關(guān)鍵是V-ATPase質(zhì)子泵,如果能穩(wěn)定這個泵,讓溶酶體吞下“有毒線粒體”后仍能維持酸性,就能保住細(xì)胞的清運能力,切斷惡性循環(huán)。
直接清除AGEs
AGEs斷裂劑(如ALT-711)能“剪斷”蛋白質(zhì)間的交聯(lián)鍵,該藥已在心衰患者中顯示出心功能改善效果,目前仍在臨床2期研發(fā)中[7]。
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圖注:AGEs斷裂劑藥物ALT-711。
這些藥物還在路上,普通人可能更關(guān)心一些切身實際的問題,對于潛在的AGEs傷害,我們能做些什么?
一項來自中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院的人體研究發(fā)現(xiàn),隨年齡增長,人體皮膚AGEs水平逐漸升高,且在40歲后與心血管風(fēng)險的關(guān)聯(lián)顯著增強[8]。也就是說,高糖傷害會長期累積,控糖越早越好,任何時候開始都有效。
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圖注:皮膚AGEs的年齡分層分布情況。
那糖到底要怎么控?世界衛(wèi)生組織建議:每日添加糖(比如蛋糕、奶茶里的糖)攝入最好不超過25克[9];至于含糖的天然食物(比如水果),控制無需這么嚴(yán)格,但也要適量,如每天200-350克(約1-2個蘋果)為宜[10]。
并且穩(wěn)住血糖波動同樣重要。添加糖會讓血糖在短時間內(nèi)急劇飆升,導(dǎo)致大量AGEs的前體釋放,比等量慢消化碳水(如糙米飯、紅薯)危害更大[11]。所以控糖有兩個要點:總量別超標(biāo),波動別太大。
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圖注:一些常見食物的含糖情況。
除了控糖,日常做飯時可多選蒸煮燉焯,因為高溫煎炸燒烤的食物里也有大量AGEs[12]; 適量攝入優(yōu)質(zhì)蛋白,能為身體合成谷胱甘肽提供原料,而谷胱甘肽正是Glo-1酶(從源頭減少AGEs)的必需輔因子[13]。
也可以試試間歇性禁食,它能激活細(xì)胞自噬,換掉一批受損溶酶體;再搭配一些食物(如漿果、綠茶)里的多酚,輔助對抗AGEs引發(fā)的氧化損傷,協(xié)同減輕溶酶體的清理負(fù)擔(dān)[14]。
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參考文獻(xiàn)
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