在包括哺乳动物在内的许多模式生物中，饮食限制可以说是最有希望的延长寿命和健康寿命的非遗传方法。当研究人员努力开发能够模仿人类饮食限制的干预措施时(人类通常很难维持斯巴达式的饮食)，巴克大学教授Pankaj Kapahi博士的实验室的工作，这表明，饮食限制的好处往往因人而异，甚至在个体内部的组织中也是如此。他和他的同事们正在挑战这个领域，改变他们的饮食限制方法，并以精确、个性化的干预为目标。在《细胞代谢》上发表的一篇综述中，他们提供了一个被称为精密营养科学的亚专业框架，该专业基于受遗传、性别、组织和年龄影响的生物标志物。
“每个人都希望“一刀切”干预时的饮食,和在我们的实验室和其他一些工作表明,这只是不会这样,“Kapahi说,他的团队致力于理解营养信号和代谢的机制影响衰老和衰老相关疾病。“我不得不改变看待衰老的方式。我们很多人对我所说的二维生物路径的细节理解得非常深入，而我们却忘记了另一个维度，那就是这些路径在每个个体中是不同的，在个体身体的组织中也是不同的。背景很重要，如果不考虑这一点，我们就无法在这一领域取得真正的进展。我们最终会伤害油田，因为最终干预不会起作用，人们会感到失望。”
对基因不同的果蝇品系的研究表明，需要精确的营养
2020年，巴克博士后肯尼斯·威尔逊博士(Kenneth Wilson)，这篇综述的第一作者，对160个基因不同的果蝇D. melanogaster进行了全基因组分析，这些果蝇吃同样的斯巴坦饮食。他和他的团队发表在《当代生物学》上的研究表明，在饮食限制下，寿命和健康寿命并没有关联。虽然97%的菌株在有限的饮食中表现出一些寿命或健康寿命的延长，但只有50%的菌株对两者的饮食限制表现出显著的积极反应。13%的菌株活力更强，但在饮食限制的情况下死亡得更快;5%的人寿命更长，但健康状况不佳的时间更长。剩下的32%的菌株对寿命或健康寿命没有好处或坏处，或两者都有负面反应。
“我认为，重要的是，该领域的每个人都要理解和认识到，有很多不同的方式来看待干预可能会做什么。你可能会在一种情况下看到反应，但这种反应可能在同一物种的另一种菌株中不起作用，”威尔逊说。“相反地，如果你没有看到一些东西，这并不意味着你正在测试的干预不起作用，这只是意味着你没有使用正确的干预模型。”威尔逊说，同样重要的是，研究人员要意识到，在饮食方面，延长寿命和健康寿命之间可能存在脱节。“我认为我们最不愿意做的事情就是让人们多生病几年。”
审查包括哪些内容
本综述详细介绍了几种形式的饮食限制(从热量限制到各种形式的间歇性禁食，以及限制蛋白质、碳水化合物、特定氨基酸、微量营养素和代谢物的饮食)，并详细介绍了酵母、蠕虫、苍蝇和小鼠的相关影响。研究人员解释了营养感知机制，如igf -1样信号、TOR和AMPK。他们讨论了代谢重编程调节器，包括sirtuins和NAD以及昼夜时钟调节器。它们包括调节脂肪和脂质代谢，蛋白质平衡和自噬，以及减少细胞衰老和线粒体功能。
作者介绍了测量饮食限制对衰老的影响的复杂性，解释了如何使用寿命分析来解释饮食限制的机制，可能的特定基因对饮食干预的寿命反应，以及性别在有雄性和雌性物种中的作用。作者还涵盖了饮食限制对简单动物和哺乳动物疾病模型的影响和分子驱动因素，包括糖尿病、心血管疾病、肾脏疾病、癌症和神经退行性疾病。他们还概述了衡量健康寿命和寿命之间的争论，并总结了饮食限制研究中使用的衰老分子生物标志物。
Kapahi说:“我们想给正在进入衰老研究领域的科学家一个概述，这样他们就可以在饮食限制方面开始区分森林和树木。”“我们还想讨论在理解当前范式的例外时的效用，即饮食限制对所有被研究的物种都是有益的，同时也为隧道的尽头提供了光明。”我们知道科学是复杂的，但如果我们能在精准医学的背景下制定饮食限制，人们在这一领域所学到的一切都将用于改善和延长人类健康的更大努力。最重要的是，不存在‘消极’或‘积极’的数据——我们可以从所有数据中收集见解，需要大量团队的努力才能完全发展出精确的营养科学。”
我们所知道的关于人类和饮食限制
该综述还包括了关于限制饮食对人类影响的报告数据。虽然目前的数据显示，饮食限制对神经退化、糖尿病、心血管疾病和肾脏疾病有积极的影响，但作者报告说，有迹象表明，限制饮食可能会降低骨密度，导致骨质疏松症。
研究人员表示，就正常衰老而言，饮食限制可能对许多生理系统都有广泛的好处，但数据显示，限制性饮食对伤口愈合有负面影响，可能会影响我们从骨折中恢复的能力。虽然限制饮食会上调肌肉保存率，但数据也显示肌肉生长受到抑制。作者说，锻炼可以改善这些缺陷，增加了在研究饮食限制的影响时需要考虑的另一个因素。虽然数据显示，限制饮食可以改善呼吸功能，但同时也表明，运动能力可能会下降。
“使用饮食限制的人的年龄也是一个需要研究和考虑的因素，”威尔逊说。“研究表明，上了年纪的人可能不想限制饮食摄入量，尤其是蛋白质，因为蛋白质有助于保持肌肉质量。”
什么是布特性别?
卡帕利说，性别是导致人们对饮食限制做出不同反应的主要因素之一，他重复了一句鲜为人知但很贴切的格言:“在DNA方面，人类男性与雄性黑猩猩的共同点比人类女性更多。”他补充说，在果蝇和老鼠中，雌性对饮食变化的反应比雄性更强烈，这可能是基于对雌性生殖系统的生理影响及其与其他系统的相互作用。他还指出，直到最近，大多数对老鼠和人类的研究都不成比例地涉及男性。
女性患阿尔茨海默病的风险更大。三分之二患有记忆力丧失症的美国人是女性，专家表示，这个数字不能用女性往往比男性寿命长这一事实来解释。威尔森目前正在研究苍蝇、老鼠和人类细胞的神经退化，他说，饮食可能有一天会起作用。他说:“研究表明，饮食可以改善神经元的功能。”“我们不确定其中的所有机制，但梳理出性别和饮食限制之间的联系将是计划的一部分。”
对临床试验和潜在干预的影响
Kapahi说，采取个体化的饮食限制方法可以导致更有针对性和信息丰富的临床试验，因为研究人员可以识别和招募更有可能对特定干预做出反应的人群。“我们也很有可能增加潜在干预措施的数量，”他说。“可能已经存在一些有效的疗法，但它们没有被重视，因为它们没有在特定的菌株或模式生物物种中得到很好的测试。放弃寻找“一刀切”或“灵丹妙药”来解决衰老带来的生理问题是有实际好处的。”
Kapahi希望更多的关于精确营养科学的研究和会议将有助于这一领域的发展。
巴克研究所的其他合作者包括Manish Chamoli和Tyler A. Hilsabeck。合著者还包括印度哈里亚纳邦生物技术区域中心的Manish Pandey、Sakshi Bansal和Geetanjali Chawla。
