一種廣泛使用的2型糖尿病藥物通過模擬節食效應,減慢了衰老過程。發表在3月28日《細胞》(Cell)雜誌上的一項新研究利用線蟲,探討了這一藥物的作用機制。
在人們證實限制熱量飲食可以改善從線蟲到恆河猴等許多動物的生命後期健康,以及延長它們的壽命之後,2型糖尿病藥物二甲雙胍(metformin)被發現在動物中具有類似的效應,然而直到現在也並不清楚這種藥物是如何延緩衰老過程的。
來自倫敦大學學院的研究人員將線蟲與大腸桿菌共培養,隨後檢測了二甲雙胍對於這些線蟲的影響。他們發現只有當共培養的大腸桿菌對藥物敏感時,用二甲雙胍處理的線蟲才會更長壽。
該研究的領導者、倫敦大學學院健康老齡化研究所Filipe Cabreiro博士說:「總體上,用二甲雙胍處理的時間總共為6天,相當於線蟲正常壽命的大約三分之一時間。它似乎是通過改變生存在線蟲體內的細菌的新陳代謝,轉而限制線蟲宿主獲取營養物來發揮作用,從而獲得了與限制飲食相似的效應。
生存在腸道中的細菌在幫助宿主生物從食物中消化吸收營養物方面發揮了重要的作用。腸道細菌缺陷往往與肥胖、糖尿病、炎性腸病和癌症等代謝疾病相關。也有人認為,腸道細菌有可能影響衰老過程,新研究是首次提出這一作用的相關機制。
研究小組利用的大腸桿菌菌株,其一些與代謝相關的基因存在缺陷,因而改變了可獲取營養物的水平。藉此研究人員弄清楚了可能受到藥物影響的代謝信號通路。他們發現用二甲雙胍處理破壞了細菌代謝葉酸(一種維生素B)和甲硫氨酸(一種蛋白質構件)的能力。這限制了線蟲獲取營養物,模擬了飲食限制效應,從而使得線蟲能夠更長壽。
而當他們在飲食中加入過量的糖時,他們發現二甲雙胍的延壽效應被消除。由於二甲雙胍是治療血液中血糖水平增高的一種糖尿病治療藥物,這一發現對於了解藥物在人體中的作用機制尤其具有意義。
該研究的負責人David Gems教授說:「從這項研究中,我們並不知道二甲雙胍是否會對人類衰老產生任何影響。越來越多的研究發現表明,那些改變腸道細菌的藥物有可能為我們提供了一條治療或預防如肥胖和糖尿病等代謝性疾病的新途徑」。
二甲雙胍是當前最常用的處方藥之一,這些研究發現有助於我們更深入地了解如何在患者中使用這種藥物。(生物谷Bioon.com)
Metformin Retards Aging in C. elegans by Altering Microbial Folate and Methionine Metabolism
Filipe Cabreiro, Catherine Au, Kit-Yi Leung, Nuria Vergara-Irigaray, Helena M-Cochemé, Tahereh Noori, David Weinkove, Eugene Schuster, Nicholas D-E-Greene and David Gems.
The biguanide drug metformin is widely prescribed to treat type 2 diabetes and metabolic syndrome, but its mode of action remains uncertain. Metformin also increases lifespan in Caenorhabditis elegans cocultured with Escherichia coli. This bacterium exerts complex nutritional and pathogenic effects on its nematode predator/host that impact health and aging. We report that metformin increases lifespan by altering microbial folate and methionine metabolism. Alterations in metformin-induced longevity by mutation of worm methionine synthase (metr-1) and S-adenosylmethionine synthase (sams-1) imply metformin-induced methionine restriction in the host, consistent with action of this drug as a dietary restriction mimetic. Metformin increases or decreases worm lifespan, depending on E. coli strain metformin sensitivity and glucose concentration. In mammals, the intestinal microbiome influences host metabolism, including development of metabolic disease. Thus, metformin-induced alteration of microbial metabolism could contribute to therapeutic efficacyand also to its side effects, which include folate deficiency and gastrointestinal upset.