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幼年限制蛋白,无痛延寿28%?Nature背靠背研究:刻在身体里的“营养年轮”,正在改写衰老节奏

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古人感慨:树犹如此,人何以堪。切开一棵参天大树的树干,你会看到一圈圈年轮,记录着它在不同生长阶段经历的雨水、干旱与光照。早期环境不会彻底消散,而是以纹路的形式,永久留存于树干之内。

我们的身体,其实也拥有类似的“营养年轮”。人与树木的相通之处,不只是生命的起落,早期所处的营养环境,同样会在体内留下印记,长久影响成年之后的衰老节奏。

近期,两篇背靠背发表于《Nature》的研究[1,2],找到了这枚“营养年轮”——Lsp2蛋白。它记录幼年的营养状态,待到成年参与mTORC1等与衰老相关的信号调节通路,一步步兑现早年写下的衰老伏笔。


图注:论文题为:上《Lsp2在果蝇中将mTORC1与TOP mRNA翻译和寿命联系起来》;

下《Lsp2将果蝇的早期饮食与成年翻译和寿命联系起来》


一顿“正确的饭”,身体会记一辈子

20世纪30年代,Clive McCay在大鼠中观察到,幼年时期的热量限制能让动物活得更久,即便后期恢复正常饮食也是如此[3]。此后几十年,这类“早期营养影响终身健康”的现象在多种动物中反复出现,被称作“营养编程”[4],但现象归现象,机制一直是黑箱。

这次日本团队做了一个实验:只在果蝇的幼虫期限制蛋白质(在饲料中减少酵母含量),待其羽化为成虫,立刻换回标准饮食。也就是说,成年之后吃的和普通果蝇一样,唯一不同的是小时候的待遇。

结果发现,经历幼年早期蛋白质限制的果蝇(简称ePR果蝇),成虫体形略小,雌蝇表现出高达28%的体重减少;翅膀小了约7%,腹部颜色也更浅。


图注:f) 果蝇成年第1天的雌性图像;雌雄果蝇的体重对比及翅膀大小

更重要的是,不论雌雄,幼年限制蛋白+成年恢复正常饮食的果蝇,寿命都明显变长。为确定延寿效应是否归因于蛋白质(氨基酸)减少,科学家们又在限蛋白的幼虫饲料中补充了同样配比的氨基酸,延寿效果就消失了!这表明生存率的提高,的确来自早期的蛋白限制


图注:k&l) ePR果蝇生存率;m&n) ePR果蝇+补充氨基酸后的生存率

新的问题被摆上桌面:幼年吃的那口蛋白,到底以什么形式被身体记住,才能在成年之后持续起作用的?



营养年轮是如何刻在身体里的

No.1

逐本溯源,追踪开始!

要回答“如何被记住”,先得能“看见”幼年吃的蛋白去了哪。研究者们给幼虫喂含有特殊标记(同位素)的氨基酸,这些标记会进入之后合成的蛋白质中;在成年后换用另一种标记的饮食,方便区分哪些氨基酸来自幼年,它们在成年后是否仍参与蛋白质合成。

结果相当直接:成虫早期,超六成的蛋白质,原料来自幼虫阶段积累的氨基酸,一部分是幼虫直接留存的蛋白,一部分是成年后用幼年储存氨基酸新合成的。这些“遗产蛋白”里,含量格外高的是一类核糖体蛋白——细胞制造所有蛋白质时必需的部件。到第6天,这个比例才降到约45%。


图注:a) 同位素示踪(SILAC)技术实验设计;b-d) 成虫早期约六成蛋白来自幼虫氨基酸;e) 核糖体蛋白富集

如果幼虫期限制蛋白(ePR),情况就不同了。检测发现成虫期的ePR果蝇体内来自幼年的核糖体蛋白明显偏少,整体蛋白质合成活性也有所下降。


图注:ePR 降低幼虫来源核糖体蛋白、下调整体翻译

No.2

Lsp2蛋白拥有童年记忆

幼年营养竟能“携带”到成年?研究者带着疑问,把目光锁定到Lsp2这个蛋白。

Lsp2是果蝇体内最主要的储蛋白之一,把幼年的蛋白质攒成储备,供不进食的蛹期和成年早期消耗。但研究下来发现,它可不只是个“粮仓”。

Lsp2在成虫的头部和腹部表达量很高,而ePR果蝇的Lsp2水平在成虫早期明显低于对照组,其中头部Lsp2 mRNA的表达水平在成年第30天恢复至对照水平。荧光标记的Lsp2更直观,ePR果蝇从幼虫、蛹到成虫,体内的Lsp2荧光信号均有所降低。


图注:Lsp2是成虫头部高表达的储蛋白,ePR下调其mRNA与蛋白;ePR在各发育阶段压低Lsp2

这下“营养年轮”的由来就清楚了:幼年蛋白质摄入,决定了Lsp2刻得多深,并且这份刻痕会一路带到成年早期。

No.3

年轮怎么产生?接入mTORC1呀

这里要提一个出场率极高的名字:mTORC1。它是感知营养的信号枢纽——当氨基酸充足mTORC1就会被激活,指挥身体进入加速合成模式。多年前学界就探明抑制mTORC1能延长多种动物的寿命,最典型的工具药就是雷帕霉素。

湖南师范大学领衔的中国团队研究揭示,Lsp2正是mTORC1枢纽上的重要角色。

成虫体内,必需氨基酸通过mTORC1通路诱导Lsp2表达:补充氨基酸会快速上调Lsp2,抑制mTORC1则会阻断这一过程。同时Lsp2又能增强mTORC1活性,形成一套正反馈循环——氨基酸充足时,Lsp2与mTORC1会互相促进、持续放大信号。


图注:mTORC 1信号传导示意图;果蝇头部中Lsp2 mRNA水平。

mTORC1下游有两条相对独立的分支:一条通过S6K调控蛋白质合成,另一条通过4E-BP调控TOP mRNA。雷帕霉素能够抑制S6K,而对4E-BP-TOP的作用相对有限。

敲除Lsp2后,S6K、4EBP两条下游分支都会受影响,但延寿效应主要由后者通路承担。4E-BP磷酸化下降,TOPmRNA(主要编码核糖体蛋白)的翻译被迫下调,雌果蝇中位寿命提升14%-28%;若人为升高Lsp2,果蝇寿命会明显缩短;如果再同时敲掉4E-BP,Lsp2突变体原本的寿命延长几乎消失。


图注:敲除Lsp2雌蝇获得延寿效应、TOPmRNA下调;升高Lsp2寿命缩短

补充一个知识点,为什么下调核糖体蛋白合成能延寿?蛋白质合成是最耗能的活动之一,核糖体蛋白在其中占了大头。适当放慢这条耗能流水线,相当于省下大量能量和资源,同时减少了出错带来的蛋白毒性负担[5]。

至此,两项互为补充的研究勾勒出这样一幅图景:幼年营养刻下了Lsp2年轮,成年后Lsp2借助4E-BP-TOP通路调控核糖体蛋白翻译,翻译活性进而影响衰老进程。

但日本团队侧重于幼虫发育阶段,而中国团队揭示的调控机制主要作用于成年果蝇。这提示我们Lsp2会根据生命阶段的不同,依靠不完全一样的分子机制调控翻译与寿命。


这种延寿不一定要付出代价

常言道“天下没有免费的午餐”,得到了延寿效果,总要付出点代价吧?这次还真不用。


在衰老生物学中,有一个演化认知叫做生存-繁殖权衡[6-8]。通俗来讲,想要活得更久,就要在繁殖能力上做出一定妥协。但这两篇研究中,Lsp2相关的延寿效果似乎绕开了这个选择题。

国人团队发现,敲除Lsp2的果蝇饥饿与氧化应激抗性、活动能力等指标,都与对照组没有明显差别;连续30天的产卵监测也未见繁殖能力下降,部分时期的产卵量甚至有所增加。寿命延长了,繁殖和体能并没有因此被透支。


图注:Lsp2 突变体饥饿/氧化应激抗性、攀爬活动能力、细菌感染存活;30天连续产卵监测产卵更高

日本团队也得出类似的结论:幼年蛋白质限制会造成果蝇卵巢管数目减少、成年早期产卵减少;但直接下调Lsp2,并未明显影响果蝇的卵巢管数量和成年早期的产卵能力。


图注:Lsp2 敲低不损害繁殖力与卵巢管数量

以上结果汇聚在一起,表明早期蛋白限制造成的繁殖损伤,可能与Lsp2参与的延寿效应对应不同的调控机制。延寿和生育受损可以被拆开,并非所有延长寿命的方式,都必须以某些牺牲作为交换,我们可以“既要”+“又要”!


别急着给小孩少吃蛋白质!也别拍大腿悔不当初!

读到这里是不是又急着对号入座了。


派派在这里必须说清楚研究与现实的边界。两篇研究均为果蝇的发现,人类其实并没有Lsp2的同源蛋白。论文作者们也指出,在人体中功能更接近的可能是一些循环中的高丰度蛋白,如白蛋白和球蛋白。

该研究不是一份饮食建议,果蝇的结论不能直接解读为“人类小孩应该少吃蛋白质”,也不必看到延寿效果就后悔小时候没少吃点。恰恰相反,童年正是成长阶段,充足适量的蛋白质至关重要。我们应该做的是重视生命早期的均衡营养,不是为了“赌一个长寿的未来”,而是给身体打下健康基础


Lsp2这枚“营养年轮”,让我们认识到早期的营养际遇,会留下实实在在的生理印记,一路延续到成年,参与调控衰老的节奏。

但年轮只是过往记录,不是注定的命运。即便早年遭遇贫瘠,只要往后水土丰润依旧能枝繁叶茂。衰老不完全是成年才开启的故事,一部分剧本在生命早期就已落笔,但不代表人生的健康结局就此被锁定。成年后的饮食、作息与选择,依然拥有修正的力量。

古人寄望椿萱并茂,棠棣同馨。一棵大树的茁壮,既要幼苗时扎根,也要经年累月的雨露滋养。人类长寿亦如是,把握好每个阶段的均衡养护,打好身体基础才是真。


[本文名为《Lsp2 links mTORC1 to TOP mRNA translation and lifespan in Drosophila》,发表于《Nature》期刊,通讯作者为湖南师范大学翟宗昭,湖南大学王奕蓉,中国科学院上海营养与健康研究所陆炯明。第一作者为王骏、蔡子欣。本研究资助来源于湖南国家科学基金会2025JJ30009和2025JJ40028;湖南省发育生物学与育种重点项目;NSFC授予32170509、32470655和32371219;上海浦江项目(23PJ1415500);以及香港研究资助局(RGC)(GRF16103620、GRF16104324)]

参考文献

[1]Wang, J., Cai, Z., Gu, J., Xiong, S., Yi, J., Yang, M., Chang, K., Ning, X., Wen, Y., Yan, Y., Lu, J., Wang, Y., & Zhai, Z. (2026). Lsp2 links mTORC1 to TOP mRNA translation and lifespan in Drosophila. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-026-11029-x

[2]Kosakamoto, H., Okada, R., Barker, C. S., Isomura-Matoba, A., Seita, J., Dohmae, N., Imami, K., & Obata, F. (2026). Lsp2 links early-life diet to adult translation and lifespan in Drosophila. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-026-11031-3

[3]McCay, C. M., Maynard, L. A., Sperling, G., & Barnes, L. L. (1975). Retarded growth, life span, ultimate body size and age changes in the albino rat after feeding diets restricted in calories. Nutrition reviews, 33(8), 241–243. https://doi.org/10.1111/j.1753-4887.1975.tb05227.x

[4]Lucas A. (1998). Programming by early nutrition: an experimental approach. The Journal of nutrition, 128(2 Suppl), 401S–406S. https://doi.org/10.1093/jn/128.2.401S

[5]Solis, G. M., Kardakaris, R., Valentine, E. R., Bar‑Peled, L., Chen, A. L., Blewett, M. M., Williamson, J. R., Kennedy, B., Cravatt, B. F., & Petrascheck, M. (2018). Translation attenuation by minocycline enhances longevity and proteostasis in old post‑stress‑responsive organisms. eLife, 7, e40314. https://doi.org/10.7554/eLife.40314

[6]Kirkwood, T. B. L. (1977). Evolution of ageing. Nature, 270(5635), 301304. https://doi.org/10.1038/270301a0

[7]Kirkwood, T. B. L., & Rose, M. R. (1991). Evolution of senescence: Late survival sacrificed for reproduction. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences, 332(1262), 1524. https://doi.org/10.1098/rstb.1991.0028

[8]Williams, G. C. (1957). Pleiotropy, natural selection, and the evolution of senescence. Evolution, 11(4), 398411. https://doi.org/10.1111/j.15585646.1957.tb02911.x

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