科技日报记者 张佳星
推迟变老，卡路里约束（即节食）在多个物种中被证明有用，详细分子机制却并不清晰。
2月27日，《Cell》杂志在线宣布题为“Caloric Restriction Reprograms the Single-Cell Transcriptional Landscape of RattusNorvegicus Aging”（《能量约束重塑大鼠变老的单细胞转录图谱》）的研讨论文。
中国科学院动物研讨所刘光慧研讨组、曲静研讨组、中国科学院基因组研讨所张维绮研讨组，及美国索尔克生物学研讨所等科研组织协作，以啮齿类动物大鼠（Rattus norvegicus）为研讨目标，根据高通量单细胞和单核转录组测序技能，经过对年青恣意进食组、年迈恣意进食组、年迈节食组的20多万个单细胞及细胞核的转录组剖析，制作了变老和节食状态下不同安排器官的分子网络图谱。
剖析该图谱，研讨者发现超越1/2的变老细胞和1/4的变老基因能被“七分饱”反转。
逐一细胞了解：9大安排20万细胞变老是啥样？
研讨团队用大鼠做试验，将一批试验大鼠分为3组，分别是：年青恣意进食组、年迈恣意进食组、年迈节食组。
变老和节食影响大鼠多安排稳态的体系生物学研讨
“年青组大鼠用于对照，看中年阶段的大鼠开端节食能不能推迟机体的变老。”论文通讯作者之一、中国科学院动物研讨所研讨员曲静对科技日报介绍，研讨者从中年期开端对大鼠进行“七分饱”（恣意进食量70%的卡路里摄入量）干涉，继续节食9个月。
关于年迈节食组的干涉相当于人类从中年（约40-45岁）开端节食，一向继续到70岁。
“咱们分别对3组大鼠的皮肤、主动脉、棕色脂肪、白色脂肪、肝脏、肾脏、骨髓这7种安排中取到的细胞进行单细胞测序，对脑、骨骼肌这两种安排的不同细胞进行单细胞核测序。”
曲静介绍，有必要留意一下的是每种安排有不同的细胞类型。细胞品种的多样性决议了安排器官的异质性和复杂性，导致各安排器官在变老过程中呈现出不同的细胞及分子特性，可是传统的研讨技能难以精确地提醒这些细胞类型特异性的分子改动及调控规则。
高通量单细胞测序技能能够对数十万包含不同品种的单个细胞进行测序，此次制作的细胞图谱中涉及到的细胞类型有百余种。
这是首个针对哺乳动物变老和节食的跨过多个器官的单细胞转录组图谱研讨，从不同维度体系地评价了变老和节食对机体不一样安排细胞的影响，提醒了节食经过调理多安排的免疫炎症通路从而推迟变老的新式机制。
解读图谱，“七分饱”这样反转变老
往常日子里，“老了”意味着皱纹变多、头发变白、跑不动了……这些都是生命个别的身体体征，判别细胞变老则需求细胞层面的“体征”。
通多对年青的细胞和年迈的细胞的比照，研讨者从细胞类型组成、细胞类型特异性差异表达基因、中心调控转录因子及细胞间信号通讯网络等方面，寻找到变老的体现，并全方位解析了变老和节食对大鼠不同安排器官的影响。
经过“老少比”，科学家发现：
细胞品种改动，促炎细胞份额添加，半数以上可被节食按捺。研讨发现，在9种被检测的安排中均发生了变老相关的细胞类型组成的改动，这些改动中半数以上能够被节食所按捺。
其间，与机体免疫调理密切相关的免疫细胞（如中性粒细胞和浆细胞）在年迈大鼠的多种器官和安排中添加。
此外，促炎型巨噬细胞相对立炎型巨噬细胞的份额也有所添加。这些成果表明，多安排免疫炎症压力的升高是变老的标志性特征。更为重要的是，节食能够轻松又有用地反转免疫细胞份额在变老过程中的反常改动。
基因表达改动，炎症相关基因表达上调，节食可反转1/4的基因表达改动。研讨者发现变老在不同安排和细胞类型中均引起基因表达的改动，其间超越1/4的改动能够被节食反转。
这些可反转表达的基因首要编码炎症反应和脂质代谢相关的调控蛋白和转录因子。
细胞间通讯改动，晚年细胞通讯过载，节食可按捺。研讨者构建了细胞类型特异的配体及其受体的调控谱，发现变老导致多种安排的细胞间通讯过载。
其间，多种与免疫细胞活化相关的细胞因子及其受体的表达在变老过程中反常增强，而节食能够按捺这些反常改动。这一调查与细胞类型组成和基因表达层面上的剖析所得到的定论相一致。
“变老”标志基因和驱动基因被发现
在数据发掘中，研讨团队看到了多种基因的改动，结合此前的科研堆集，他们发现了两个有潜在使用价值的基因。
“S100a8等炎症相关基因在变老大鼠的40余种细胞中表达上调，而节食能够在30多种细胞类型中按捺这种改动。
此外，S100A8蛋白的血清含量随变老明显上调，且能够被节食反转，这说明该蛋白可作为衡量机体变老程度的潜在分子标志物。”论文通讯作者之一、中国科学院北京基因组研讨所研讨员张维绮介绍。
此外，研讨团队发现变老导致Ybx1基因（编码一种调理mRNA转录、剪接和翻译的蛋白）在多种细胞类型中的表达下调，而节食能够在超越20种细胞类型中反转这种改动。
张维绮表明，经过人及大鼠的脂肪干细胞的研讨体系进一步发现敲低Ybx1能够诱发干细胞增殖才能下降以及炎症因子开释添加等细胞变老表型。这些成果提示Ybx1可能是介导多安排变老，且受节食调控的关键性节点分子。
该研讨经过多种技能联合使用，初次在多器官、多安排层面上体系地解析了机体变老的细胞和分子改动规则，提醒了缓慢炎症是哺乳动物机体和器官变老的共性特征，为变老预警供给了新式生物学标志物。
据介绍，该项研讨由中科院动物所、中科院生物物理所、中科院北京基因组所、中科院干细胞与再生医学立异研讨院、首都医科大学宣武医院、北京协和医院、浙江大学、美国索尔克生物学研讨所等组织协作完结。
中科院动物所刘光慧研讨员、曲静研讨员，中科院北京基因组研讨所张维绮研讨员以及美国索尔克研讨所Juan Carlos Izpisua Belmonte教授为一起通讯作者。
中科院动物所马帅助理研讨员、中科院生物物理所孙淑慧助理研讨员、首都医科大学宣武医院耿令令副研讨员以及中科院动物所宋默识研讨员为并列第一作者。中
科院动物所周琪院士、首都医科大学宣武医院陈彪教授以及浙江大学郭国骥教授为一起高档作者。该研讨取得国家科技部、国家自然科学基金委、中国科学院和北京市等项目赞助。
来历：科技日报
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