12月18日，厦门大学林圣彩院士团队在Nature杂志上在线发表了两篇文章：“Lithocholic acid phenocopies anti-ageing effects of calorie restriction”和“Lithocholic acid binds TULP3 to activate sirtuins and AMPK to slow down ageing”。第一篇文章，林圣彩院士团队主要发现了石胆酸（lithocholic acid，LCA）能模拟热量限制（calorie restriction，CR）的抗衰老效果；第二篇文章则针对LCA延缓衰老的具体机制进行了探究。
本文主要针对第一篇文章进行解读。
南模生物为该研究提供了Cyp2c cluster KO小鼠（目录号：NM-KO-18019）。
CR饮食一般被认为是一种促进健康和延长寿命的干预方法。已有研究表明，热量限制引发了体内代谢物的产生和循环方面的多种变化，二甲双胍和白藜芦醇等CR模拟物可以通过激活AMPK来延长多种生物的寿命，但CR介导的哪些代谢物变化起着决定性的作用以及这些代谢物如何激活AMPK以维持健康和延长寿命仍有待研究。
针对上述科学问题，林圣彩院士团队进行了以下研究：
1
CR处理小鼠的血清可激活细胞和小鼠中的AMPK
作者首先利用经过了四个月的热量限制的小鼠（CR小鼠）确定了CR可以激活其体内的AMPK。同时作者发现，56℃加热后（去除其中的蛋白），来源于CR小鼠的血清仍能激活AMPK，而透析后（去除其中的小分子代谢物），来源于CR小鼠的血清无法激活AMPK。以上结果提示CR血清中存在的热稳定、低分子量的代谢物可激活AMPK。
Fig1. CR处理小鼠的血清可以激活细胞和小鼠中的AMPK。
2
LCA是唯一能在小鼠中重现CR效果的代谢物
为明确该代谢物是什么，作者接下来对来源于CR处理小鼠和非CR处理小鼠（对照）的血清样本进行了一系列的代谢组学分析。并通过一系列的实验验证，结果表明LCA是CR血清中的AMPK激活因子。
筛选过程：利用多液相色谱-质谱，气相色谱-质谱和毛细管电泳质谱联用等多种质谱方法，寻找CR后血清中发生显著变化的小分子代谢物。结果发现CR影响了血清中695个代谢物水平（354个脂类和341个极性代谢物）。作者首先将CR小鼠血清通过亲脂性Lipidex柱后（吸收非极性化合物和脂质），发现流出物仍能引起AMPK的激活（图1i），这一结果表明，非极性化合物和脂质可能不参与AMPK的活化。于是作者就对剩余的341个极性代谢物进行了分析（212个水平升高和129个降低）。对升高的代谢物，作者将其直接添加至细胞培养基中，观察其是否能够直接激活AMPK；对降低的代谢物，作者则假设这些代谢物起到了抑制AMPK的作用，将其添加到了AMPK已激活的细胞培养基中，观察其是否能够反过来抑制AMPK的激活。经过逐一筛选，作者最终确定了石胆酸这一代谢物。
有研究表明，muricholate能干扰其他胆汁酸（如LCA）的合成。为排除muricholate可能作为正反馈调节器的影响（在CR期间增加LCA含量）。作者利用缺乏Cyp2c基因簇的Cyp2c cluster KO小鼠（无法合成muricholate）进行了验证，结果表明，Cyp2c cluster 缺失的小鼠在CR后血清中LCA水平为0.8μM，即CR诱导的LCA的增加与muricholate无关。
Fig2. CR处理小鼠体内的LCA增加，进而激活AMPK。
3
LCA通过激活AMPK发挥抗衰老作用
作者进一步探究了LCA是否能起到抗衰的作用。通过给老年雄鼠和雌鼠喂养为期一月的含有LCA的饮用水，结果发现，老年小鼠的抓握力、跑步能力、肌肉的损伤修复能力得到明显改善，同时也改善了与年龄相关的葡萄糖耐受不良和胰岛素抵抗。这表明LCA具有促进抗衰的作用。LCA的抗衰作用是否通过AMPK呢，作者利用了肌肉特异性敲除了AMPKα的小鼠进行了进一步探究，结果表明，LCA改善肌肉功能的作用被抑制。以上结果提示，LCA通过激活AMPK发挥抗衰老作用。
Fig3. LCA通过激活AMPK发挥抗衰老作用。
4
LCA通过AMPK延长线虫和果蝇的寿命
为明确LCA是否可以延长寿命，作者在秀丽隐杆线虫（C.?elegans )和黑腹果蝇（D.?melanogaster）中进行了探究，结果表明，LCA能通过激活AMPK将线虫的平均寿命从22天延长到27天，雄性果蝇的寿命从47天延长到52天，雌性果蝇的寿命从52天延长到56天。且抗氧化应激能力和极端环境下的生存能力（抗逆性）也得到显著的增强。
Fig4. LCA通过AMPK延长线虫和果蝇的寿命。
总的来说，林圣彩院士团队发现石胆酸（LCA）在哺乳动物的热量限制过程中积累，并能够激活AMP活化蛋白激酶（AMPK），从而延缓衰老。并在另一篇Nature文章中对LCA如何激活AMPK并引发这些生物学效应的分子机制做了具体探索，即LCA通过增强去乙酰化酶（乙酰化酶）的活性，进而去乙酰化并抑制液泡H+-ATP酶（v-ATPase），从而通过溶酶体葡萄糖感知途径激活AMPK。由于篇幅有限，这里不做详细介绍，感兴趣的朋友可以查询下方链接。
https://www.nature.com/articles/s41586-024-08329-5#Sec3
https://www.nature.com/articles/s41586-024-08348-2#Sec3
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