體溫更低,壽命更長:中國團隊揭示長壽的關鍵因素
在我們的印像中,不少長壽的動物都有一個共性:慢。以最長壽的脊椎動物格陵蘭睡鯊為例,這種能活400歲的鯊魚終生在冰冷的海水中緩慢游動,體長一年僅僅增長1厘米。此外,從像龜到弓頭鯨,很多長壽動物的新陳代謝都較為緩慢。
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不過,新陳代謝與壽命的關係並不總是如此清晰。例如,不少高代謝率的鳥類能活到50歲以上。相比之下,當我們聚焦在同一個物種的不同個體之間,新陳代謝與壽命之間的關係似乎更加清晰:已經有研究證明,一些降低新陳代謝的手段,例如限制能量攝入,確實能延長個體壽命。
但這時,新的問題又出現了。新陳代謝往往與體溫變化同步,例如限制小鼠的能量攝入時,新陳代謝變緩,同時小鼠體溫也下降了。因此,這些動物的長壽究竟是因為新陳代謝更慢還是體溫更低,以往的研究無法分辨。
要更清晰地阐述新陈代谢与个体寿命的关系,首先需要区分不同因素的影响。在一项发表于《自然·代谢》杂志的最新研究中,来自中国科学院深圳先进技术研究院、温州大学、聊城大学、英国阿伯丁大学等单位的研究团队通过一个巧妙的设计,使得动物的代谢率与体温向着相反的方向变化,从而区分这两个因素的影响。这项研究指出,相较于降低代谢率,较低的体温对延长寿命的作用更加显著。
在描述動物的生存環境時,有一個熱中性區(thermoneutralzone)的概念。這個環境溫度區間是代謝的穩定區,動物可以通過傳導、對流、輻射和蒸發等散熱途徑,改變身體的熱傳導率,以維持體溫。
在這項研究中,作者分別將兩種囓齒類動物(小鼠和黑線倉鼠)放置在其熱中性帶上限邊緣,或略高於上限的環境中(32.5℃)。這時,由於熱傳導率降低,實驗動物的體溫升高,同時代謝率下降以減少產熱,避免體溫過高。因此,動物的體溫和代謝率就呈現出相反的變化趨勢,這使得研究團隊可以進一步分別研究兩者的影響。
實驗結果表明,相比於21℃的生存環境,32.5℃中的實驗動物壽命明顯下降。以黑線倉鼠為例,32.5℃中的雄性和雌性分別減壽41%和28%。
“我們發現,暴露在這種條件下的囓齒動物壽命縮短了。這時,更低的代謝率沒有延長它們的壽命,相反,更高的體溫讓它們壽命縮短。”論文共同通訊作者,中科院深圳先進技術研究院的John R。Speakman教授說。
隨後,研究團隊用小風扇給這些32.5℃下的囓齒類動物吹風。這時,小鼠和倉鼠的代謝率沒有明顯變化,但持續的微風增加了熱傳導率,因此它們的體溫下降。在這種條件下,這兩種動物的壽命都延長至與21℃時相近的水平。也就是說,隨著體溫下降,較高的環境溫度對個體壽命的不利影響也被消除了。
因此,这项研究成功区分出代谢率和体温各自对寿命的影响。这些实验结果共同说明,对于这些动物个体的寿命,体温的影响要比代谢率更加显著。因此,未来关于长寿的研究,或许需要考虑体温这个至关重要的影响因素。
在這項研究的基礎上,科學家將進一步揭開更加全面、具體的衰老影響機制。論文第一作者及共同通訊作者,溫州大學的趙志軍教授表示,目前動物衰老與自然死亡的機制尚不清楚,接下來研究團隊將在個體的不同年齡段測定體溫與代謝率、在更多物種中研究這些因素的影響。
參考資料:
[1 ] Zhao,Z.,Cao,J.,Niu,C.等。在兩種小型哺乳動物中,體溫是比代謝率更重要的壽命調節因子。Nat Metab(2022)。https://doi.org /10.1038/s42255-022-00545-5
[2] 活得快,死得早?還是活得冷,死得老?。2022 年 3 月 14 日檢索自 https://www.eurekalert.org/news-releases/946262
[3] 我校生環學院趙志軍課題組在Nature子刊《自然-代謝》發表學術論文。 R etrieved Mar 15 th, 2022 from http://www.wzu.edu.cn/info/1237/37750.htm
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