新陳代謝一個(gè)越來(lái)越被認可的特性是它不僅發(fā)生在細胞內部，還涉及細胞和組織與環(huán)境之間的代謝物交換。但是，關(guān)于細胞間代謝相互作用在衰老過(guò)程中的作用目前尚不清楚。
近日，來(lái)自英國弗朗西斯·克里克研究所的科學(xué)家通過(guò)研究首次表明：代謝物交換直接影響細胞的壽命和衰老過(guò)程，新老細胞通過(guò)“分享”代謝產(chǎn)物，能讓雙方都延長(cháng)壽命。相關(guān)研究成果以“Cell-cell metabolite exchange creates a pro-survival metabolic environment that extends lifespan”為題，于2023年1月5號發(fā)表在國際知名學(xué)術(shù)期刊《Cell》上。
為了考察細胞之間的相互影響，研究人員在這項研究中用酵母細胞建立了一個(gè)細胞群落模型。鄰近的細胞之間保持接觸，它們向周?chē)h(huán)境釋放的代謝物也會(huì )因此影響到鄰近細胞。研究人員利用13C葡萄糖進(jìn)行細胞培養，使用靶向代謝組學(xué)方法量化細胞內氨基酸和核苷酸，以及糖酵解和三羧酸循環(huán)中間體，對細胞之間的代謝物交換進(jìn)行了精確跟蹤。
結果顯示，那些代謝活躍、經(jīng)常分裂的年輕細胞，釋放出的甲硫氨酸，可以大大延長(cháng)其他年老細胞的壽命。甲硫氨酸是構成蛋白質(zhì)的一種基本氨基酸，存在于所有生物體中，在蛋白質(zhì)合成以及很多細胞過(guò)程中起著(zhù)關(guān)鍵作用。另一方面，獲得了年輕細胞提供的更多甲硫氨酸后，細胞糖酵解代謝增加，又向群落分泌了更多的甘油。甘油對于構建細胞膜必不可少，可以保護細胞。進(jìn)一步實(shí)驗證明，溢出的甘油又會(huì )反過(guò)來(lái)影響那些生產(chǎn)甲硫氨酸的細胞，使它們活得更久。由于相互交換了代謝物，細胞與細胞之間達成了雙贏(yíng)的局面，整個(gè)細胞群落因此壽命延長(cháng)。
盡管這些結果來(lái)自酵母細胞構建的模型，但研究人員推斷，其他類(lèi)型的細胞很可能也適用于同樣的規律，例如人體中的細胞。作者表示下一步計劃確認細胞內、細胞之間錯綜復雜的代謝途徑如何影響那些與年齡相關(guān)的疾病，如糖尿病、癌癥和神經(jīng)退行性疾病等。
