牛磺酸是一种氨基酸,但它含有磺酸和b-胺,使其在结构和化学上与形成蛋白质的更熟悉的氨基酸不同。虽然在大多数植物中几乎不存在,但牛磺酸占动物体重的0.1%(1)。人类合成牛磺酸,但在早期生活中依赖外源性来源,当产量不足以支持发育时,使其成为半必需的。在合成量非常低的物种中,例如猫,牛磺酸在整个成年期仍然是必不可少的;摄入不足会迅速导致视网膜损伤、免疫问题和心肌病(2)。在人类中,成人补充牛磺酸的小型临床试验表明对代谢和炎症性疾病有益(3,(4)。然而,在大多数情况下,牛磺酸的确切作用仍然知之甚少。年6月在《科学》杂志上,Singh等人提供牛磺酸维持老年动物模型健康的证据。
Singh等证明循环牛磺酸的下降是包括人类在内的多个物种衰老的一个特征,在人类的一生中水平下降了约80%。他们进一步发现,缺乏主要牛磺酸转运蛋白的小鼠成年寿命较短。从中年开始补充牛磺酸可使野生型秀丽隐杆线虫(线虫)的中位寿命增加10%至23%,在野生型小鼠中增加10%至12%。在小鼠中,给予牛磺酸也与力量的改善有关,协调,和记忆,以及衰减衰老的多种标志,包括细胞衰老,线粒体和DNA损伤,和慢性炎症。在中年恒河猴中,补充牛磺酸6个月对骨骼健康、代谢表型和免疫特征产生了积极影响。作者注意到肥胖和糖尿病患者的循环牛磺酸减少以及运动引起的升高,加强了其与一般健康的相关性。
补充牛磺酸延长小鼠寿命,但机制尚不清楚.可能的解释包括多种抗氧化剂和信号代谢物的积累,牛磺酸是胆汁酸的关键成分,因此可能改变营养吸收,以及将牛磺酸掺入线粒体转移RNA(tRNA)可以增加线粒体翻译保真度。牛磺酸也是γ-氨基丁酸A型(GABA一个)和/或甘氨酸受体等可能对神经传递有影响。
什么原因导致衰老过程中牛磺酸缺乏?一种可能性是老年人的卡路里摄入量减少或食物偏好改变。然而,长期摄入牛磺酸含量可忽略不计,如纯素饮食导致年轻健康个体中循环牛磺酸仅下降20%(6,7),这表明Singh等人在老年人中观察到的~80%的下降至少部分反映了内源性合成能力的丧失。大多数牛磺酸合成被认为发生在肝脏中,来自Fischer大鼠的证据表明,随着年龄的增长,肝脏牛磺酸的产生减少(8)。然而,牛磺酸合成的最后一步-将次牛磺酸转化为牛磺酸-最近被证明是由含*素的单加氧酶1(FMO1)催化的,FMO9在啮齿动物而不是人类肝脏中表达。因此,在其他组织中合成牛磺酸或在组织之间共享中间体可能在人类中发挥更大的作用。
任何长寿干预的一个关键问题是它是否会导致卡路里限制(可以延长寿命)或通过独立机制起作用。Singh等人发现,补充牛磺酸不会影响小鼠的食物摄入量,但仍然导致体重略有下降,表明卡路里不足。牛磺酸处理的小鼠的能量消耗较高,肠道运输时间加快,尽管尚不清楚营养吸收是否减少。肠道行为的变化很有趣,因为牛磺酸与胆汁酸结合形成胆汁盐,从而促进膳食脂质的摄取(1)。在未来的研究中,控制牛磺酸对身体成分和营养吸收的影响至关重要。
牛磺酸研究最多的机制之一是抗氧化能力的增加(见图)。虽然氧化损伤与哺乳动物的寿命没有明确的联系,但它在许多与年龄相关的病理学中起作用(10)。牛磺酸是一种不良活性氧次氯酸盐等的清除剂,它解*为N-氯牛磺酸(11)。N-氯牛磺酸具有抗炎作用,可诱导小鼠和人类抗氧化酶的表达(变废为宝!)。牛磺酸补充剂也可能导致其前体水平的增加,包括抗氧化剂次牛磺酸和半胱氨酸.一个有趣的推论是,上调内源性牛磺酸合成会产生相反的结果——消耗次牛磺酸和半胱氨酸。牛磺酸也是生成硫化氢(H2S),可以清除活性氧和氮物质,并诱导其他抗氧化防御(12)。为了支持净抗氧化作用,Singh等人发现牛磺酸处理的小鼠减少了对DNA的氧化损伤,并增加了对氧化应激的抵抗力。
牛磺酸也被掺入一些线粒体转移RNA(tRNA)中,这对于在翻译过程中维持密码子特异性至关重要(13)(氨基酸能掺入RNA?)。Singh等.证明线粒体tRNA的牛磺酸含量随着年龄的增长而降低,并通过补充牛磺酸部分恢复。NADH脱氢酶亚基6(ND6)的量,一种依赖于牛磺酸修饰tRNA的线粒体蛋白,也随着年龄的增长而减少,并随着牛磺酸的补充而增加。值得注意的是,因果关系仍有待检验。
补充牛磺酸有潜在风险吗?尽管在婴儿配方奶粉和能量饮料中广泛补充牛磺酸,但很少有人建议使用,并且鉴于组织中已经存在毫摩尔浓度,预计安全性良好。然而,潜在的风险仍然值得考虑,因为缺乏大型的长期人体安全试验,并且Singh等人在研究中使用的等效剂量在人类中将非常高。补充牛磺酸是否会影响人类的寿命也是未知的。牛磺酸可以作为A型γ-氨基丁酸(GABA一个)和/或甘氨酸受体激动剂以促进神经元抑制(3)。Singh等人观察到,这是否可能在牛磺酸对小鼠焦虑和记忆的有益影响中发挥作用,或者可能对神经传递产生不太理想的影响,目前尚不清楚。还有证据表明牛磺酸与生长和性激素途径的潜在相互作用(3)。虽然Singh等人.证实牛磺酸对骨骼健康有积极影响,在小鼠中观察到补充牛磺酸对骨微观结构的负面影响(14)。牛磺酸是肠道微生物的能量来源,可能会影响或受微生物群组成的影响。对增加膳食牛磺酸的单一