Cell：节食为何有益健康

由哈佛公共卫生学院(HSPH)的研究人员领导的一项新研究，确定了限制饮食健康利益背后的一个关键分子机制。新研究结果表明，限制两种氨基酸：甲硫氨酸和半胱氨酸可导致硫化氢(H2S)生成增加，保护机体免受缺血再灌注损伤。在限制饮食的情况下H2S生成增高也与线虫、果蝇和酵母寿命延长有关联。

　　

生物通报道  由哈佛公共卫生学院(HSPH)的研究人员领导的一项新研究，确定了限制饮食健康利益背后的一个关键分子机制。限制饮食，也被称为热量限制，指的是在无营养不良的情况下减少食物的摄入，其最为人所称道的是能够延缓实验室动物的衰老（延伸阅读：Cell子刊揭示节食与长寿机制 ）。

新研究结果表明，限制两种氨基酸：甲硫氨酸和半胱氨酸可导致硫化氢(H2S)生成增加，保护机体免受缺血再灌注损伤（ischemia reperfusion injury，IR）。IR指的是器官移植和中风过程中血流中断后发生的一种组织损伤。在限制饮食的情况下H2S生成增高也与线虫、果蝇和酵母寿命延长有关联。这项研究在线发表在12月23日的《细胞》（Cell）杂志上。

尽管大量的H2S气体具有极大毒性，以低水平存在于天然硫磺泉中的H2S长期以来都与健康利益关联在一起。哺乳动物细胞也能生成低水平的H2S。这篇文章是研究人员第一次将这一分子与限制饮食的健康益处直接关联起来。

论文的资深作者、遗传学和复杂疾病副教授James Mitchell说：“这一研究发现表明，H2S也是使得限制饮食在哺乳动物和低等生物中引发健康利益的一个关键分子。尽管还需要开展更多的实验来了解H2S发挥有益效应的机制，它为我们提供了一个新的视角来认识：我们应该努力治疗靶向哪些作用分子对抗人类疾病及衰老。”

限制饮食是一种对饮食的干预措施，包括减少总的食物摄入量，减少摄入特殊的主要营养物例如蛋白质，或是断断续续禁食。众所周知，它具有一些有益健康效应，包括保护机体免于组织损伤和改善新陈代谢。它还被证实能够延长从酵母到灵长类动物多种模式动物的寿命。但目前尚未充分了解这些效应的分子机制，过去人们认为限制饮食可引发轻微的氧化应激反应，由此激活了保护性的抗氧化反应。

论文第一作者、遗传学和复杂疾病系研究人员Christopher Hine和同事们证实，限制饮食一周可以提高抗氧化反应，保护小鼠免受肝脏缺血再灌注损伤，但令人惊讶的是，他们发现在一些无法启动这种抗氧化反应的动物中这种保护效应并未受损。与之相反，研究人员发现H2S生成增加是这种保护的必要条件，这发生在减少饮食摄入两种含硫氨基酸：甲硫氨酸和半胱氨酸的情况下。当研究人员在饮食中补充这两种氨基酸时，H2S生成增加和限制饮食的有益效应两者均丧失。

研究人员还发现，一些参与H2S生成的基因也是限制饮食在包括酵母、线虫和果蝇等其他生物中造成长寿利益的必要条件。

“这些研究结果使得我们更好地了解了饮食干预延长寿命及防止损伤的机制。更直接的是，它们对于在诸如手术等缺血性损伤风险相对较高的预期急性应激之前，决定该吃什么及不该吃什么有可能会造成重要的影响，”Hine说。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Endogenous Hydrogen Sulfide Production Is Essential for Dietary Restriction Benefits

Dietary restriction (DR) without malnutrition encompasses numerous regimens with overlapping benefits including longevity and stress resistance, but unifying nutritional and molecular mechanisms remain elusive. In a mouse model of DR-mediated stress resistance, we found that sulfur amino acid (SAA) restriction increased expression of the transsulfuration pathway (TSP) enzyme cystathionine γ-lyase (CGL), resulting in increased hydrogen sulfide (H2S) production and protection from hepatic ischemia reperfusion injury. SAA supplementation, mTORC1 activation, or chemical/genetic CGL inhibition reduced H2S production and blocked DR-mediated stress resistance. In vitro, the mitochondrial protein SQR was required for H2S-mediated protection during nutrient/oxygen deprivation. Finally, TSP-dependent H2S production was observed in yeast, worm, fruit fly, and rodent models of DR-mediated longevity. Together, these data are consistent with evolutionary conservation of TSP-mediated H2S as a mediator of DR benefits with broad implications for clinical translation.