图中显示了热量限制对细胞功能各方面的影响，其总体结果是减少炎症并降低许多与衰老相关基因的活性
该论文的共同通讯作者、美国索尔克研究所基因表达实验室的教授胡安•卡洛斯•伊兹皮苏亚•贝尔蒙特（Juan Carlos Izpisua Belmonte）说：“我们已经知道，限制热量摄入可以延长寿命，但现在我们展示了在单细胞水平上导致寿命延长的所有变化。这给了我们一个目标，即最终可能通过药物来治疗人类衰老。”
衰老是许多人类疾病，包括癌症、痴呆、糖尿病和代谢综合征等的最高风险因素。在动物模型中，热量限制已被证明是对抗这些与年龄相关疾病最有效的干预措施之一。尽管研究人员知道，随着生物体的衰老，单个细胞会发生许多变化，但他们并不清楚热量限制会如何影响这些变化。
在这篇新论文中，索尔克研究所、中科院动物研究所、中科院生物物理研究所等机构的研究人员比较了摄入热量减少30%的大鼠和正常饮食的大鼠之间的区别。这些大鼠的月龄在18个月到27个月之间，大致相当于50岁到70岁的人遵循热量限制饮食。
在饮食开始和结束的时候，研究团队从56只大鼠的40种细胞类型中分离并分析了总共168703个细胞。这些细胞来自脂肪组织、肝脏、肾脏、主动脉、皮肤、骨髓、大脑和肌肉。在每个分离的细胞中，研究人员使用单细胞基因测序技术来测量基因的活动水平。他们还研究了任何给定组织中细胞类型的整体组成。然后，他们还比较了每种饮食中的老龄鼠和幼鼠的差异。
当正常饮食的大鼠变老时，其身体发生的许多变化并没有出现在限制饮食的大鼠身上；即使到了老年，减少饮食的大鼠的许多组织和细胞也与年轻大鼠的组织和细胞非常相似。总的来说，在正常饮食的大鼠组织中，57%与年龄相关的细胞组成变化在热量限制饮食的大鼠中没有出现。研究第一作者之一、中科院动物研究所的马帅表示，节食的大鼠不仅肉眼可见地变苗条，而且各种指征都显示，它们比同龄大鼠都更加年轻。
研究共同通讯作者、中国科学院动物研究所研究员刘光慧说：“这种方法不仅告诉我们热量限制对这些细胞类型的影响，而且还提供了最完整和最详细的研究，阐述了衰老过程中单细胞水平上发生了什么。”
受饮食影响最大的一些细胞和基因与免疫、炎症和脂质代谢有关。在几乎每一个被研究的组织中，免疫细胞的数量都随着对照组大鼠的衰老而显著增加，但是在限制热量摄入的大鼠中，免疫细胞数量却没有受到年龄的影响。在褐色脂肪组织中，热量限制饮食使许多抗炎基因的表达水平恢复到年轻大鼠的水平。
研究共同通讯作者、中科院动物研究所研究员曲静说：“目前这项研究的主要发现是，热量限制可以系统地抑制衰老过程中炎症反应的增加。”这里所说的炎症，是指免疫系统对损伤和感染的一种应激反应，通常有助于修复损伤，起到保护机体的作用。
转录因子本质上是可以广泛改变许多其他基因活动的主开关，当研究人员对可能被热量限制改变的转录因子进行分析时，发现其中一个表现得特别明显。在23种不同类型的细胞中，转录因子Ybx1的水平被饮食改变。研究人员认为，Ybx1可能是一个与衰老有关的转录因子，并计划对其影响进行更多的研究。
“人们说‘吃什么就是什么’，我们在很多方面都发现了这一点，”论文的另一位作者、索尔克研究所的康塞普西翁·罗德里格斯·埃斯特班（Concepcion Rodriguez Esteban）说，“随着年龄的增长，细胞的状态显然取决于你与环境的互动，包括你吃了什么，吃了多少。”在对比了两组大鼠的分子网络图谱后，研究者得到了关键结论：限制热量摄入——保持“七分饱”——可以有效逆转衰老给免疫系统造成的变化。
这是科学家首次在多器官、多组织层面上系统地解析机体衰老的细胞和分子变化规律，不仅揭示了慢性炎症是哺乳动物机体和器官衰老的共同特征，而且表明适当的节食可以延缓衰老，甚至逆转一系列衰老相关的生理指标。
目前，研究团队正尝试利用这些信息，努力发现衰老药物作用的靶点，从而开发延长寿命和健康寿命的策略。“我们还为衰老预警提供了新型生物学标志物，联系到人类，或许我们可以在人的血液中寻找这些影响衰老的关键因子，探究人类是否满足这个规律，进而把这些因子当作评估指标，探究运动、喝酒等行为方式对衰老的影响，”曲静研究员说道。（任天）
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