“辟谷精”实现吃饱喝足后的“辟谷”,人们有望更容易地降糖降脂。图为脂肪细胞示意图。
厦大团队研发的AMPK激活剂,是一种模拟辟谷的药物,创造了吃饱喝足下的辟谷情形,即便在吃饱喝足状态下机体里的细胞也能假装饥饿,从而激活AMPK,改善众多的状况,包括慢性炎症、糖尿病、肥胖、心血管等疾病。
AMPK的大名是“单磷酸腺苷(AMP)活化蛋白激酶”,堪称人体“魔法蛋白”,它是细胞中的维持代谢平衡的关键,代谢平衡失控将导致代谢紊乱,产生脂肪肝、糖尿病、癌症等代谢性疾病。
AMPK是人体的“魔法蛋白”,激活它能降低脂肪合成,促进脂肪燃烧,减轻慢性炎症,延长寿命。
如果能弄清楚AMPK是怎么被激活的,并研制出激活的药物,就等于拿到长寿健康的钥匙。
厦门网讯(厦门日报记者 佘峥)厦门大学林圣彩院士和邓贤明教授合作,用了六年时间开发AMPK的激活剂——“Aldometanib”(意译“辟谷精”)。
目前林圣彩团队已经在小鼠等动物上检验“辟谷精”作用。一旦“辟谷精”投用,吃了它,降糖、缓解脂肪肝、延长寿命等其实也不难了,实现吃饱喝足后的“辟谷”。
这一成果发表在昨晚上线的《自然·代谢》杂志,它是顶级科学杂志《自然》的子刊。
AMPK的大名是“单磷酸腺苷(AMP)活化蛋白激酶”。科学家已经发现它的伟大功绩:它是细胞中维持代谢平衡的关键。
林圣彩说,所有生命体的代谢就是营养的东西和能量的相互转换,这个转换要处于一个平衡状态,才能维持生存和生命活动和健康。
具体是这样:人类能量的来源是每天吃进去的营养的东西,这些葡萄糖、脂肪等的分解,被称为分解代谢。同时,机体也会把多出来的糖转化为脂肪,连同多出来的脂肪一道储存起来,这就是合成代谢,合成代谢是消耗能量的。
然而,我们不可能无时无刻地吃东西,因此,我们的机体和机体里的细胞会经常“饥饿”,当它饿的时候,它就得“充电”,这时该AMPK上场了——AMPK会被激活,关闭合成代谢,激活分解代谢,以补充能量和减少能量消耗。
也就是说,AMPK是人体代谢平衡的关键分子——如果调控异常,细胞饥饿时,无法及时给自己“充电”,人体“天平”就会失控,导致疾病产生,这也是术语所说的“代谢紊乱”。还有,饥饿似乎是自然界赋予生命一个必需的环节,尽管其中的奥秘还尚未清楚。
代谢紊乱有啥后果?代谢紊乱是导致包括脂肪肝、糖尿病、癌症等代谢性疾病的罪魁祸首。林圣彩说,生活慢慢的变好,营养的东西摄入越来越过剩,过剩到AMPK越来越没机会被激活,或者其激活的分解代谢不足以消耗掉过度摄入的营养物质,这就使得代谢性疾病慢慢的变普遍,肥胖症已经被称为一种流行病。
这也是AMPK被称为人体“魔法蛋白”的原因——它可以帮助身体管理营养信号,使身体控制健康的生理节奏,从而长寿。此外,人们还发现AMPK的激活会增加自噬等抵抗衰老的途径,所以激活AMPK也是一条“抗衰老”的路径。
它阻止醛缩酶(ALDO)接触到葡萄糖,即便在吃饱喝足状态下,机体也能假装饥饿,从而激活“魔法蛋白”
在意识到AMPK的激活剂是健康长寿“钥匙”后,过去三十多年,无数的药物研发公司前赴后继地投入大量的人力物力去寻找AMPK激活剂。但是,他们都是基于AMPK经典理论,即认为要通过升高细胞的AMP水平激活AMPK,即“能量信号”。
“能量信号”的AMPK激活通路有啥弊病?科学家说,它需要抑制线粒体(相当于发电站)等重要的产生能量的场所和途径,也就必然导致非常严重的毒性(有许多线粒体抑制剂都有剧毒,例如百草枯)。此外,直接靶向AMPK,无差别地激活细胞中所有的AMPK,则往往引起意想不到的副作用,例如心肌肥大。
而厦大团队通过“林通路信号”——这种精密而灵敏的调节AMPK的方式设计AMPK的激活剂,将有可能模仿生理条件下,激活AMPK并行使许多有益的功效的场景,解决经典途径解决不了的问题。
在此基础上,林圣彩团队同擅长药物开发的邓贤明团队合作,在庞大的药物库中筛选到了“辟谷精”,它是“林通路”中AMPK被激活的靶点——能够感知葡萄糖的醛缩酶(ALDO)的抑制剂。
也就是说,“辟谷精”能够最终靠抑制醛缩酶,从而自认为细胞处于饥饿状态,启动AMPK激活的程序,从而起到降糖、缓解脂肪肝、延长寿命等作用。
为什么将这种AMPK激活剂取名“辟谷精”?林圣彩解释说:厦大团队的AMPK激活剂,创造了吃饱喝足下的辟谷情形——它阻止醛缩酶(ALDO)接触到葡萄糖,即便在吃饱喝足状态下机体也能假装饥饿,从而激活AMPK。
而且,不同于传统途径,“林通路”仅引起细胞内一小部分的AMPK的激活,避免了经典途径无差别地激活AMPK带来的副作用。
不仅如此,与糖尿病“神药”二甲双胍相比,“辟谷精”不局限于肝脏和肠道,而是能够进入包括肌肉、脂肪乃至免疫细胞等多个组织和器官中,从而能达到比二甲双胍更广泛的效果,这将是糖尿病人的福音。
林圣彩团队在小鼠,大鼠以及秀丽隐杆线虫模式动物上检验了“辟谷精”通过AMPK行使的生理功能。
他们发现,在模拟营养过剩的高脂肪饮食诱导的肥胖小鼠和大鼠中,“辟谷精”能够显著地减肥、降低血糖、缓解脂肪肝和胰岛素抵抗,而后者是糖尿病的重要表型之一。而在肝脏或肌肉中去除AMPK基因,“辟谷精”则无效,说明了“辟谷精”通过AMPK行使功能。
更重要的是,“辟谷精”通过激活AMPK,显著延长了线虫的寿命,且体内的长寿相关代谢物NAD+水平和线粒体数量、功能也明显提升,这充足表现了“辟谷精”促进健康长寿的功效。
为了最终确定“辟谷精”通过“林通路”激活AMPK可能具有的安全性,他们花费了将近五年的时间,给小鼠长期喂饲“辟谷精”,长期跟踪这些小鼠的生理表征。结果发现,喂饲一年“辟谷精”(相当于正常小鼠寿命的一半时间),明显提升小鼠的寿命(延长7.5%寿命)。
他们还观察到,给药小鼠的肌肉力量和运动能力得到了显著提高。肌肉力量和运动能力都是衰老的重要指标之一,这也表明“辟谷精”在延长了小鼠的寿命的同时,也延缓了小鼠的衰老。
目前,林圣彩团队正紧锣密鼓地开展“辟谷精”的临床前研究,希望早日将“辟谷精”投入到临床使用。
林圣彩团队在细胞和机体内AMPK激活机制领域,已经深耕十余年,他们发现AMPK通过感知葡萄糖本身的水平,而不是其释放的能量而被激活的机理,这一机理被命名为“林通路”。
AMPK是在营养的东西摄入不足的时候被激活的,而营养的东西摄入不足的标志就是机体葡萄糖水平的下降——比如过度饥饿引起的血糖降低。传统的理论把葡萄糖看作一种“能量信号”,它的下降将引起细胞内的能量分子——三磷酸腺苷(ATP)含量的下降,进而引起另一种代表低能量状态的分子——AMP(单磷酸腺苷)水平的上升,后者可当作AMPK的激活剂直接激活AMPK。
不过,林圣彩的研究发现,这一过程根本就没有AMP什么事——AMPK能够在ATP水平下降之前就被激活,及时补充了潜在ATP的不足,是一条全新的、完全建立在实际的生理情况上的通路。
林圣彩把自己的发现总结为一种“状态信号”,即“林通路信号”,以区别于传统的“能量信号”。
“林通路信号”认为:葡萄糖的高与低本身就是一种“状态”,可以引起一系列生理生化反应。葡萄糖水平对机体代谢的调节不需要“绕道”能量水平,而可以直接地被感知,进而让细胞感受到“富足”, 启动合成代谢;而葡萄糖水平下降时,细胞感知到“贫穷”,关闭合成代谢。