新陈代谢错误可能是衰老和疾病背后的隐藏罪魁祸首

衰老是一种生物过程没有人可以避免。理想情况下，变老应该是放松和享受劳动成果的时候。然而，衰老也有阴暗面，通常与疾病有关。

每一秒，您的细胞都在进行数十亿次生化反应，这些反应为生命的基本功能提供动力，形成一个高度互连的代谢网络.该网络使细胞能够生长、增殖和自我修复，及其颠覆可以驱动老化过程.

但是衰老会导致新陈代谢下降，还是新陈代谢紊乱会加速衰老？还是两者兼而有之？

要解决这个先有鸡还是先有蛋的问题，您首先需要了解代谢过程在衰老和疾病过程中是如何分解的。

我是科学家和研究人员和我的实验室专注于探索新陈代谢、压力和衰老之间的复杂关系。最终，我们希望这项工作将提供促进更健康老龄化和更充满活力的生活的策略。

新陈代谢与衰老之间的联系

老龄化是许多社会最重要的风险因素最常见的疾病包括糖尿病,癌症、心血管疾病和神经退行性疾病。

这些健康问题发作背后的一个关键因素是细胞和代谢的破坏体内平衡或平衡.

破坏体内平衡会破坏身体的内部环境，导致失衡，从而引发一系列健康问题，包括代谢紊乱、慢性疾病和细胞功能受损，从而导致衰老和其他严重疾病。

新陈代谢紊乱与衰老细胞的许多标志有关，例如端粒缩短，这是对染色体保护端的损伤，以及基因组不稳定性，形成基因突变的趋势。

功能失调的新陈代谢也与功能不佳有关线粒体;细胞衰老，或当细胞停止分裂时;肠道微生物失衡;以及细胞检测并响应不同的营养物质.

神经系统疾病，例如阿尔茨海默病疾病是与年龄相关的疾病的主要例子，新陈代谢失调和功能下降之间存在密切联系。

例如，我的研究团队之前发现，在衰老小鼠中，骨髓细胞生产、储存和使用能源受到抑制由于调节炎症的蛋白质的活性增加。

这种能量不足的状态会导致炎症增加，而这些衰老细胞对葡萄糖作为主要燃料来源的依赖会加剧这种炎症。

然而，在衰老小鼠的骨髓细胞中通过实验抑制这种蛋白质，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，可以通过重新编程骨髓细胞的葡萄糖代谢来恢复免疫功能来逆转一些认知衰老。

重新利用治疗阿尔茨海默病的药物

在我们新发表的研究中，我和我的团队发现新连接在葡萄糖代谢中断和神经退行性疾病之间。这促使我们确定了一种最初为癌症设计的药物，该药物可能用于治疗阿尔茨海默病。

我们专注于称为 IDO1 的酶这在分解氨基酸色氨酸的第一步中起着关键作用。

该途径产生一种称为犬尿氨酸的关键化合物，它为额外的能量途径和炎性反应提供燃料。然而过量的犬尿氨酸可以有有害影响，包括增加患阿尔茨海默病的风险。

我们发现抑制 IDO1 可以恢复记忆和大脑功能在一系列临床前模型中，包括在细胞培养物和小鼠中。为了了解原因，我们研究了脑细胞的新陈代谢。

大脑是其中之一大多数葡萄糖依赖性组织在体内。无法正确使用葡萄糖为关键的大脑过程提供燃料会导致新陈代谢和认知能力下降。

高水平的 IDO1 通过产生过量的犬尿氨酸来降低葡萄糖代谢。因此，IDO1 抑制剂——最初旨在治疗黑色素瘤、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。

使用一系列实验室模型，包括来自阿尔茨海默病患者的小鼠和细胞，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 来恢复淀粉样蛋白和 tau 蛋白积累（参与许多神经退行性疾病的异常蛋白质）小鼠的葡萄糖代谢。我们相信重新利用这些抑制剂可能对各种神经退行性疾病有益。

促进更健康的认知老龄化

神经系统疾病和代谢下降的影响重量重对个人、家庭和经济的影响。

虽然许多科学家专注于针对这些疾病的下游影响，例如控制症状和减缓进展，但及早治疗这些疾病可以改善对衰老的认知。

我们的研究结果表明，靶向代谢不仅有可能减缓神经功能衰退，而且有可能逆转神经退行性疾病的进展，例如阿尔茨海默氏症、帕金森氏症和痴呆。

在压力、新陈代谢和衰老的交叉点上发现新的见解，可以为更健康的老龄化铺平道路。更多的研究可以提高我们对新陈代谢如何影响整个生命中的压力反应和细胞平衡的理解。

梅兰妮·麦克雷诺兹， 生物化学助理教授，宾夕法尼亚州立大学

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