导读：新陈代谢与衰老有着千丝万缕的联系。虽然它有助于维持生命过程，并触发细胞修复，但它也会产生破坏细胞的物质，导致衰老。发生在细胞内的代谢过程非常复杂。群落中细胞之间的物质交换是一个重要因素，它对细胞内的新陈代谢有重大影响。
近日，由代谢研究领域的专家Markus Ralser教授领导的研究小组在Cell上发表了题为“Cell-cell metabolite exchange creates a pro-survival metabolic environment that extends lifespan”的研究论文。该研究分析了代谢产物（代谢物）的交换是否会影响细胞的寿命。
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研究背景
代谢在多个层面上决定衰老过程，这包括生长、细胞修复和稳态所需的代谢物的形成。与此同时，代谢也会产生活性分子，如超氧化物或甲基乙二醛，而保护分子和破坏分子之间的平衡是寿命的关键决定因素。此外，关键的代谢信号系统，如AMP活化蛋白激酶(AMPK)和雷帕霉素(TOR)通路的靶标，同样是调节细胞衰老和寿命的中心途径。
如今，科学家们越来越认识到新陈代谢的特性，它不仅发生在细胞内，而且还涉及细胞和组织及其环境之间的代谢物交换。
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寿命延长了25%
在这项研究中，团队使用了酵母细胞进行实验来确定它们的寿命。酵母细胞是基础研究中的关键模型，是生物技术中的主要微生物，它们可以引起真菌感染，因而在医学研究中也很重要。研究人员发现，当细胞之间交换更多的代谢物时，它们的寿命延长了25%左右。于是，他们想要进一步确定这种延长寿命效果背后的物质和交换过程。
为此，他们采用了一种由质谱支持的特殊分析系统，能够精确跟踪细胞间代谢物的交换。他们发现，年轻的细胞仍然能够很好地经常分裂，释放出被年老细胞消耗的氨基酸。这种氨基酸叫做甲硫氨酸，是构成蛋白质的基本氨基酸，能够延长其他年老细胞的寿命。
甲硫氨酸存在于所有生物体中，在蛋白质合成以及许多其他细胞过程中起着关键作用。有趣的是，正是年轻细胞的新陈代谢延长了老细胞的寿命。
群落内的细胞消耗甲硫氨酸，释放甘油。反过来，甘油的存在会影响产生蛋氨酸的细胞，使它们活得更长。甘油是构建细胞膜所必需的，并在保护细胞方面发挥作用。“这是一个双赢的局面，”Correia-Melo博士解释道，“当细胞参与这种协作交换时，它们就会延长整个群落的寿命。”
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研究意义
这项对酵母细胞群落的研究首次表明，代谢物交换直接影响细胞的寿命和衰老过程。研究人员猜测这也适用于其他类型的细胞，例如人体内的细胞，并计划在进一步的研究中对此进行分析。
Ralser教授说：“更好地了解细胞内和细胞间复杂的代谢途径将有助于研究与年龄有关的疾病，如糖尿病、癌症和神经退行性疾病是如何发展的。细胞间的代谢物交换在过去被忽视了，但它显然是细胞衰老过程中一个非常重要的因素。希望我们的研究将有助于使细胞间代谢产物的交换成为未来研究的重点领域。”Ralser教授目前正计划研究甘油保护细胞并延长细胞寿命的确切机制。
参考资料：
https://www.eurekalert.org/news-releases/975843
https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.12.007
