体温更低,寿命更长:中国团队揭示长寿的关键因素

  ▎药明康德内容团队编辑

  在我们的印象中,不少长寿的动物都有一个共性:慢。以最长寿的脊椎动物格陵兰睡鲨为例,这种能活400岁的鲨鱼终生在冰冷的海水中缓慢游动,体长一年仅仅增长1厘米。此外,从象龟到弓头鲸,很多长寿动物的新陈代谢都较为缓慢。

  不过,新陈代谢与寿命的关系并不总是如此清晰。例如,不少高代谢率的鸟类能活到50岁以上。相比之下,当我们聚焦在同一个物种的不同个体之间,新陈代谢与寿命之间的关系似乎更加清晰:已经有研究证明,一些降低新陈代谢的手段,例如限制能量摄入,确实能延长个体寿命。

  但这时,新的问题又出现了。新陈代谢往往与体温变化同步,例如限制小鼠的能量摄入时,新陈代谢变缓,同时小鼠体温也下降了。因此,这些动物的长寿究竟是因为新陈代谢更慢还是体温更低,以往的研究无法分辨。

  要更清晰地阐述新陈代谢与个体寿命的关系,首先需要区分不同因素的影响。在一项发表于《自然·代谢》杂志的最新研究中,来自中国科学院深圳先进技术研究院、温州大学、聊城大学、英国阿伯丁大学等单位的研究团队通过一个巧妙的设计,使得动物的代谢率与体温向着相反的方向变化,从而区分这两个因素的影响。这项研究指出,相较于降低代谢率,较低的体温对延长寿命的作用更加显著。

  在描述动物的生存环境时,有一个热中性区thermoneutralzone)的概念。这个环境温度区间是代谢的稳定区,动物可以通过传导、对流、辐射和蒸发等散热途径,改变身体的热传导率,以维持体温。

  在这项研究中,作者分别将两种啮齿类动物(小鼠和黑线仓鼠)放置在其热中性带上限边缘,或略高于上限的环境中(32.5℃)。这时,由于热传导率降低,实验动物的体温升高,同时代谢率下降以减少产热,避免体温过高。因此,动物的体温和代谢率就呈现出相反的变化趋势,这使得研究团队可以进一步分别研究两者的影响。

  实验结果表明,相比于21℃的生存环境,32.5℃中的实验动物寿命明显下降。以黑线仓鼠为例,32.5℃中的雄性和雌性分别减寿41%和28%。

  “我们发现,暴露在这种条件下的啮齿动物寿命缩短了。这时,更低的代谢率没有延长它们的寿命,相反,更高的体温让它们寿命缩短。”论文共同通讯作者,中科院深圳先进技术研究院的John R。 Speakman教授说。

  随后,研究团队用小风扇给这些32.5℃下的啮齿类动物吹风。这时,小鼠和仓鼠的代谢率没有明显变化,但持续的微风增加了热传导率,因此它们的体温下降。在这种条件下,这两种动物的寿命都延长至与21℃时相近的水平。也就是说,随着体温下降,较高的环境温度对个体寿命的不利影响也被消除了。

  因此,这项研究成功区分出代谢率和体温各自对寿命的影响。这些实验结果共同说明,对于这些动物个体的寿命,体温的影响要比代谢率更加显著。因此,未来关于长寿的研究,或许需要考虑体温这个至关重要的影响因素。

  在这项研究的基础上,科学家将进一步揭开更加全面、具体的衰老影响机制。论文第一作者及共同通讯作者,温州大学的赵志军教授表示,目前动物衰老与自然死亡的机制尚不清楚,接下来研究团队将在个体的不同年龄段测定体温与代谢率、在更多物种中研究这些因素的影响。

  封面图来源:123RF

  参考资料:

  [1] Zhao, Z。, Cao, J。, Niu, C。 et al。 Body temperature is a more important modulator of lifespan than metabolic rate in two small mammals。 Nat Metab (2022)。 https://doi.org/10.1038/s42255-022-00545-5

  [2] Live fast, die young? or live cold, die old?。 Retrieved Mar 14th, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/946262

  [3] 我校生环学院赵志军课题组在Nature子刊《自然-代谢》发表学术论文。 Retrieved Mar 15th, 2022 from http://www.wzu.edu.cn/info/1237/37750.htm

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