长期限制卡路里的摄入可以延缓衰老吗?
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衰老过程中,皮肤组织的功能性逐渐降低。衰老的fibroblast中,细胞外基质相关基因的表达水平降低,自身的特征丢失,且获得pro-adipogenic traits。另外,有研究证明,系统的代谢对衰老速度有影响, 本文动物实验证明, 长期限制卡路里的摄入可以延缓衰老速度,高脂肪的饮食会加剧这一过程。【节食能延缓皮肤衰老?别慌,接着看下去】
看看上面这图,就是不同年龄小鼠的皮肤结构图。【D, dermis; S, Subdermis; Sc, Subcutis.】真皮部分越来越薄、细胞越来越稀疏。皮下的脂肪组织越来越厚。
细胞分离方法
分离年轻和年老小鼠的fibroblast(n=2)
将真皮分离成单个细胞后,先去除以下细胞: pre-adipocytes (CD24+), epithelial cells (EpCAM+), melanocytes (CD117+), hematopoietic cells (CD45+), and endothelial cells (CD31+)
再分选出Pdgfra+/CD34+cells
取样不同年龄组,进行分选后进行普通转录组测序和sc-RNA测序。
结果
1. 先对转录组测序结果进行PCA分析、KEGG、GSEA分析
发现年老fibroblast 细胞外基质(ECM)基因表达显著下降,包括胶原、糖胺聚糖、相关分泌基因;和炎症、固有免疫相关的基因上调。和脂肪形成、脂质代谢、脂肪细胞分化相关的基因PPARγ、VLDLR和LDLR上调。作者也挑了几个基因做了RT-PCR验证。
ECM合成能力下降,脂质代谢、炎症水平的上升 ——是mesenchymal 和fibroblast区分的标准,合理猜测真皮fibroblast的衰老可能和pro-adipogenic特质相关。
因为真皮fibrolast的异质性,所以不知道衰老fibroblast的这一特质是从从前的某一小群细胞数量变多而来,还是衰老过程过程中获得的特质。
2. 衰老fibroblast的来源-单细胞测序
① 年老的fibroblast确实有pro-adipogenic的特质
使用 Genomatix software分析信号转导通路:
发现脂质形成的关键调控因子PPARγ在年老fibroblast中富集--免疫荧光验证。
且验证了PPARγ+细胞和 Pdgfra+/CD34+细胞共定位。
② 具有这一特质的fibroblast是不是从年轻fibroblast的某个亚群增殖而来。
新生鼠的fibroblast有四个亚群如下:
CD26+ papillary fibroblasts ;
Dlk1+ reticular fibroblasts【与ECM基因表达相关】;
Sca1+/Dlk1– ;
Sca1+/ Dlk1+【后两个主要与 pro-adipogenic相关】
使用lineage tracing 新生鼠,Lrig1 主要在皮肤真皮的papillary层表达,在2月龄和18月龄的时候,Lrig表达覆盖了真个真皮。---- 由此说明,papillary层的细胞后代扩张到整个真皮层。这样说明了衰老的fibroblast获得成脂能力,并不是papillary层的细胞消失
③对三个不同年龄的Pdgfra+/ CD34+/Lin– 细胞进行scRNA测序(smart-seq2)
每组测300个细胞。n= 2 。聚类下图:
fibroblast按照年龄聚类,新生鼠的和另外两个年龄的聚类距离很远。
新生鼠的两群NB1和NB2
NB1和CD26+上层真皮fibroblast更相似
NB2 和CD26-下层层真皮fibroblast更相似,且表达下层fibroblast的marker Dlk1+
年轻(2个月)和年老(18个月)的小鼠fibroblast聚类更近,说明他们的identity比较类似,trajectory分析表明,年老fibroblast很奇怪的和新生鼠fibroblast接近。转录组的比对发现,young、old fibroblast和 普通RNA-seq中的 Sca1+/ Dlk1– pro-adi- pogenic fibroblasts很相似。
也就是说,随着皮肤的衰老,fibroblast的identity逐渐模糊,并且获得了pro-adipogenic的特征
与代谢相关
有研究表明,长时间的卡路里限制(CR)可以延长寿命,且高脂肪饮食(HFD)加速很多和年龄相关的疾病发生。CR能延缓干细胞的衰老,HFD能加速。
作者设置了几组不同小鼠的饮食情况:正常饮食(ND)
一系列分析后发现,CR可以延迟真皮fibroblast的老化,而HFD可以加速。
结论
fibroblast的lineage identity随着年龄的增长而逐渐模糊,并且能获得一种pro-adipogenic特征。限制卡路里摄入能延缓衰老速度【就算有小鼠实验证明,节食能延缓皮肤衰老,大家还是要慎重,切勿为了瘦节食过度】。