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保護(hù)線粒體、改善運(yùn)動,致命毒氣竟能延壽30%!抗衰界“螺螄粉”,聞著臭,延壽香

 金蘋果6 2023-08-25 發(fā)布于北京
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喜歡吃臭豆腐、螺螄粉嗎?愛者恨不得頓頓吃,恨者聞都聞不得,作為美食界的“異類”,它們涇渭分明地同時(shí)擁有大批追捧和嫌惡。但沒想到吧,抗衰界也有這樣的物質(zhì)!

它臭名昭著,是不少工業(yè)事故、自殺事件甚至恐怖襲擊的罪魁禍?zhǔn)譡1];

它有著標(biāo)志性的臭味,讓人避之不及,以至于被用作警示氣;

高濃度的它,一個(gè)照面就能給人以重創(chuàng),甚至奪人性命[2];

……

但是近日,一項(xiàng)發(fā)表在知名期刊《PNAS》上的研究表示,這種物質(zhì)能延壽30%!并帶來諸多健康好處,促進(jìn)健康衰老。能“自夸”抗衰界愛馬仕的物質(zhì)一抓一大把,但這種抗衰界“螺螄粉”絕對能讓你眼前一亮[3]!

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有特殊氣味的氣體自然界里不在少數(shù),但是如果說這是一種臭雞蛋味氣體,那很多人一定恍然大悟:哦!你說的原來是硫化氫啊,我知道,天然氣里的那個(gè)!

沒錯,本文的主角的確是硫化氫,但是大家可能對它知之甚少。

硫化氫,無色、有毒、易燃,但卻可能是我們生活的這個(gè)地球的“生命初始股”,在生命起源和真核細(xì)胞最早發(fā)育過程中似乎都發(fā)揮著不小的作用,時(shí)至今日,硫化氫還在搭乘著彗星和隕石源源不斷地來到地球上[4]。

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圖注:地球原始大氣中富含硫化氫,故也可能促進(jìn)了生命起源

當(dāng)然,地球上也有大量的自產(chǎn)硫化氫,存在于火山、熱泉等,與豐富能源伴生。因此,它也是石油、天然氣等行業(yè)里,因?yàn)闅怏w暴露造成死亡的主要原因之一[1]。

當(dāng)暴露于較低濃度(10-500ppm)時(shí),硫化氫會導(dǎo)致各種呼吸道癥狀,從輕癥的鼻炎到重癥的呼吸衰竭;當(dāng)暴露于較高濃度(500-1000ppm)時(shí),就會立即致命,造成神經(jīng)、心血管、腎臟、肝臟和血液系統(tǒng)暫時(shí)或永久性紊亂[2]。

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圖注:硫化氫致人死亡的案例時(shí)有發(fā)生

如此危險(xiǎn)的“殺人氣體”為何能得抗衰研究者青眼?其實(shí)硫化氫雖然危險(xiǎn),但我們的身體又必須產(chǎn)出硫化氫,也就是說,我們實(shí)際上正在與硫化氫共存。

硫化氫合成酶廣泛存在于大腦、肝臟、關(guān)節(jié)等全身組織器官,腸道菌群和血液里的紅細(xì)胞也在恒定產(chǎn)出硫化氫。這些硫化氫作為內(nèi)源性生物介質(zhì),正在作為一種“主要代謝調(diào)節(jié)劑”,并大有用處[4]。本項(xiàng)研究所探索的,正是它鮮少涉足的領(lǐng)域——抗衰延壽。

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直接吸硫化氫,哪怕是醫(yī)療用的低濃度硫化氫,都會刺激眼睛和呼吸道黏膜誘發(fā)損傷[4],所以研究者們開發(fā)出了能在人體中緩慢釋放的硫化氫供體,其中有機(jī)硫化氫供體能有效減少副作用和毒性,已被用于多種疾病的治療。

本文中正是采用了兩種有機(jī)硫化氫供體提供硫化氫,一種是在之前的研究中身經(jīng)百戰(zhàn)的經(jīng)典選手GYY4137[5],另一種是能特異性靶向線粒體的智能選手AP39。

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圖注:常用有機(jī)硫化氫供體——GYY4139

用這兩種硫化氫供體處理幼年線蟲,研究者們發(fā)現(xiàn)了驚人的延壽效果。

在100μM的GYY4137的作用下,線蟲的壽命延長了20%;另一位選手也不甘示弱,因?yàn)樘禺愋园邢蚓€粒體而不影響其他結(jié)構(gòu),研究者只用了GYY4137的1‰濃度——100nM的AP39,就實(shí)現(xiàn)了30%的更高效延壽效果??磥?,在抗衰界也講究“集中一點(diǎn),登峰造極”。

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圖注:兩種硫化氫供體干預(yù)后,線蟲壽命分別延長了30%和20%

只延長壽命還不夠,研究者們繼續(xù)去探索了硫化氫對線蟲健康狀況的影響。

運(yùn)動能力

對于普通的線蟲來說,青春活力是短暫的,成年后第4天它們的運(yùn)動能力就達(dá)到巔峰,然后到第16天降至最低。但是在硫化氫供體的作用下,GYY4137能讓線蟲的健康運(yùn)動維持到成年后12天,而AP39能維持到成年后16天!別的線蟲奄奄一息,實(shí)驗(yàn)線蟲還“健步如飛”。

從肌肉力量的角度看,AP39也能在成年后第10天,讓普通線蟲日漸衰弱的力量再充值20%,幫它們成為一眾同齡線蟲里最強(qiáng)壯的那一個(gè)。

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圖注:硫化氫供體作用下,線蟲運(yùn)動能力的變化

線粒體功能的改善

既然是選擇了一種專門靶向線粒體的硫化氫供體,那自然是要看看它對線粒體是不是有獨(dú)特的維護(hù)能力。

隨著年齡的增長,普通線蟲體內(nèi)的線粒體會逐漸破碎化,碎了的線粒體自然難以承擔(dān)正常的代謝功能,就會影響到線蟲的健康衰老。

普通線蟲在成年第2天,線粒體破碎化開始大幅增加,完好線粒體只剩21%;但AP39影響下,第4天線蟲身體里還幾乎都是完好的線粒體,破碎化情況到第14天才大規(guī)模出現(xiàn);GYY4137作用下,也是成年后8-12天才會出現(xiàn)線粒體大范圍破碎。

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圖注:兩種硫化氫供體作用下,對線蟲線粒體的影響

研究者們還檢測了和線粒體健康息息相關(guān)的檸檬酸合酶活性,GYY4137未能改善檸檬酸合酶活性,但AP39可以,線粒體好了,線蟲自然更健康。

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已經(jīng)驗(yàn)證了硫化氫的確能抗衰延壽,研究者們接下去就去探索了硫化氫帶來抗衰延壽效果的可能原理。他們先從已知的信息入手,去檢查了硫化氫合成酶和代謝酶。

雖然他們給線蟲延壽用的是外源的硫化氫,合成酶合成的是內(nèi)源硫化氫,兩者好像完全不相關(guān),但如果人為降低線蟲體內(nèi)的硫化氫合成酶,外源硫化氫帶來的抗衰延壽作用也會大打折扣;代謝酶的影響就更直觀了,硫化氫在生物體內(nèi)濃度稍高都會臨陣倒戈,所以人為降低線蟲體內(nèi)的硫化氫代謝酶表達(dá),也會減少外源硫化氫帶來的好處

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圖注:左上為合成酶表達(dá)降低的影響,左下為代謝酶表達(dá)降低的影響,右為DAF16表達(dá)降低的影響,均使線蟲折壽

除了硫化氫合成代謝的相關(guān)酶,其他一些經(jīng)典抗衰相關(guān)通路,如長壽基因FOXO(在線蟲里叫DAF-16)等也能對硫化氫抗衰延壽過程產(chǎn)生影響。

機(jī)制研究進(jìn)行得如火如荼,但研究者們發(fā)現(xiàn)了一件奇怪的事情:

當(dāng)研究者們從L1幼蟲時(shí)期開始給藥,線蟲們紛紛延壽高達(dá)30%,但如果推遲到成年后才開始給藥,不管是第0天、第2天或是第4天,就一點(diǎn)延壽效果都沒有了!

相反,研究者檢測了線蟲體內(nèi)的與衰老相關(guān)的關(guān)鍵基因表達(dá)(細(xì)胞骨架蛋白、一般代謝等),卻發(fā)現(xiàn),這些基因表達(dá)只能被成年期投放的硫化氫改善,而幼蟲期干預(yù)就不行。

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圖注:幼蟲期干預(yù)能延壽,成年期干預(yù)能延健康

良好環(huán)境中,幼蟲期線蟲約10小時(shí)蛻一次皮,根據(jù)蛻皮次數(shù)可分為L1-L4,L4蛻皮完成后正式成年[6]。也就是說,L1幼蟲和成年幼蟲之間,壽命也只相差了30-40小時(shí),不足2天。

但也就是間隔著短短2天不到的壽命差距,在幼蟲期用硫化氫干預(yù)能延長壽命但無法延長健康壽命,而在成年期干預(yù)能延長健康壽命但無法延長壽命,只能說,在生命的某一階段干預(yù),總能得到點(diǎn)什么。

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圖注:線蟲的一生

對此研究者們并沒能給出明確的解釋,但是這種“幸福二選一”的情況也并非是硫化氫專利,之前也有研究表明,飲食限制延長了小鼠壽命但縮短其健康期,甚至有學(xué)者據(jù)此提出“以犧牲健康壽命為代價(jià)延長壽命”的猜想[7]。

具體為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象、該如何做到“全都要”,還得靠未來的研究解決。

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小氣到只能從長度和質(zhì)量中選一個(gè)也好,不同的供體之間效果存在差異也好,總歸是證明了硫化氫這種毒氣在幫助線蟲更健康、更長壽。

在之前的研究中,雖然沒有抗衰延壽,但人們也已經(jīng)摸索出了硫化氫的其他應(yīng)用潛力:治療動脈和肺動脈高壓、動脈粥樣硬化、缺血再灌注損傷、心力衰竭、消化性潰瘍病、急性和慢性炎癥性疾病、帕金森病和阿爾茨海默病以及勃起功能障礙等[4]。

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圖注:如果在醫(yī)院診療室里聞到了微弱的臭雞蛋味,不要驚慌,也不要舉報(bào)

但想要將硫化氫發(fā)揮更大的作用,或許不在于探索硫化氫小小身體里蘊(yùn)含的更大能量,而在于解決它隨時(shí)可能倒戈,反過來傷害人類的問題。

健康人類和動物體內(nèi)循環(huán)中的硫化氫生理濃度約為10-100μM,外源醫(yī)療補(bǔ)充硫化氫也通常在10-300μM的濃度范圍內(nèi)[4],但是它的毒性濃度和生理濃度實(shí)在貼得太近:因?yàn)榱蚧瘹渌劳龅男∈蟮拇竽X、肝臟和腎臟中,硫化氫也只分別增加了57%、18%和64%[8]。

日常生活中最容易接觸到的硫化氫來源是燃?xì)庠?,所以人類到底能不能和燃?xì)夂推焦蔡??甚至從燃?xì)庠罾锏玫揭稽c(diǎn)點(diǎn)延壽好處?

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2018年我國頒布了新的燃?xì)庵笜?biāo),其中規(guī)定了硫化氫的含量標(biāo)準(zhǔn)。一類二類都是民用燃?xì)?,其中硫化氫含?strong>最多不超過20mg/m3,也就是最高濃度只有0.5865μM,既達(dá)不到有效濃度更達(dá)不到毒性標(biāo)準(zhǔn)(畢竟燃?xì)饫锏牧蚧瘹洳荒芴禺惏邢蚓€粒體)[9]。

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圖注:GB17820-2018代表的是現(xiàn)在燃?xì)庵械牧蚧瘹浜?/p>

而且除了唯一有特殊氣味的硫化氫,燃?xì)庵械募淄樾孤┓e累會造成缺氧窒息、火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn),還可能帶來有毒的其他雜質(zhì)如一氧化碳等。

因此,即使想要嘗試硫化氫抗衰,也不能盲目利用煤氣灶。派派私以為,不如寄希望于硫化氫抗衰研究。說不定在不久的將來,硫化氫也能“光明正大”位列抗衰物質(zhì)呢?

—— TIMEPIE ——

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參考文獻(xiàn)

[1] Ng, P. C., Hendry-Hofer, T. B., Witeof, A. E., Brenner, M., Mahon, S. B., Boss, G. R., Haouzi, P., & Bebarta, V. S. (2019). Hydrogen Sulfide Toxicity: Mechanism of Action, Clinical Presentation, and Countermeasure Development. Journal of medical toxicology : official journal of the American College of Medical Toxicology, 15(4), 287–294. https:///10.1007/s13181-019-00710-5

[2] Doujaiji, B., & Al-Tawfiq, J. A. (2010). Hydrogen sulfide exposure in an adult male. Annals of Saudi medicine, 30(1), 76–80. https:///10.4103/0256-4947.59379

[3] Vintila, A. R., Slade, L., Cooke, M., Willis, C. R. G., Torregrossa, R., Rahman, M., Anupom, T., Vanapalli, S. A., Gaffney, C. J., Gharahdaghi, N., Szabo, C., Szewczyk, N. J., Whiteman, M., & Etheridge, T. (2023). Mitochondrial sulfide promotes life span and health span through distinct mechanisms in developing versus adult treated Caenorhabditis elegans. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 120(32), e2216141120. https:///10.1073/pnas.2216141120

[4] di Masi, A., & Ascenzi, P. (2013). H2S: a 'double face' molecule in health and disease. BioFactors (Oxford, England), 39(2), 186–196. https:///10.1002/biof.1061

[5] Li, L., Whiteman, M., Guan, Y. Y., Neo, K. L., Cheng, Y., Lee, S. W., Zhao, Y., Baskar, R., Tan, C. H., & Moore, P. K. (2008). Characterization of a novel, water-soluble hydrogen sulfide-releasing molecule (GYY4137): new insights into the biology of hydrogen sulfide. Circulation, 117(18), 2351–2360. https:///10.1161/CIRCULATIONAHA.107.753467

[6] Filina, O., Demirbas, B., Haagmans, R., & van Zon, J. S. (2022). Temporal scaling in C. elegans larval development. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 119(11), e2123110119. https:///10.1073/pnas.2123110119

[7] Bansal, A., Zhu, L. J., Yen, K., & Tissenbaum, H. A. (2015). Uncoupling lifespan and healthspan in Caenorhabditis elegans longevity mutants. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 112(3), E277–E286. https:///10.1073/pnas.1412192112

[8] Mitchell, T. W., Savage, J. C., & Gould, D. H. (1993). High-performance liquid chromatography detection of sulfide in tissues from sulfide-treated mice. Journal of applied toxicology : JAT, 13(6), 389–394. https:///10.1002/jat.2550130605

[9] 鄒偉. (2019). 天然氣質(zhì)量要求新標(biāo)準(zhǔn)GB17820-2018研究. 計(jì)量與測試技術(shù),11:36-39. DOI:10.15988/j.cnki.1004-6941.2019.11.011.

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