衰老是一个生物过程无人能避免。理想情况下，变老应该是一个放松和享受劳动成果的时期。然而，衰老也有其阴暗面，通常与疾病有关。
每一秒，您的细胞都会执行数十亿次生化反应，为生命提供基本功能，形成高度互连的细胞代谢网络。这个网络使细胞能够生长、增殖和自我修复，和它的 破坏可以 驾驶 老化过程。
但衰老会导致新陈代谢下降，还是代谢紊乱会加速衰老呢？或者两者都有？
要解决这个先有鸡还是先有蛋的问题，您首先需要了解衰老和疾病期间代谢过程如何崩溃。
我是一个科学家和研究员， 和我的实验室专注于探索新陈代谢、压力和衰老之间的复杂关系。最终，我们希望这项工作能够提供促进更健康的老龄化和更充满活力的生活的策略。
新陈代谢与衰老之间的联系
老龄化是社会上许多人最重要的风险因素最常见的疾病， 包括,、心血管疾病和神经退行性疾病。
这些健康问题发生背后的一个关键因素是细胞和代谢的破坏体内平衡或平衡。
破坏体内平衡会破坏身体内部环境的稳定，导致失衡，从而引发一系列健康问题，包括代谢紊乱、慢性疾病和细胞功能受损，从而导致衰老和其他严重疾病。
新陈代谢紊乱与细胞衰老的许多特征有关，例如端粒缩短，这是对染色体保护端的损害，并且基因组不稳定性，形成基因突变的倾向。
新陈代谢功能失调也与功能不良有关线粒体;细胞衰老，或当细胞停止分裂时；肠道微生物失衡;以及细胞的能力下降检测并响应不同的营养物质。
神经系统疾病，例如疾病是与年龄相关的疾病的主要例子，代谢失调和功能衰退之间存在密切联系。
例如，我的研究团队之前发现，在衰老的小鼠中，骨髓细胞的能力能源的生产、储存和使用受到抑制由于调节炎症的蛋白质活性增加。
这种能量不足的状态会导致炎症增加，而这些衰老细胞依赖葡萄糖作为主要燃料来源，从而加剧炎症。
然而，通过实验抑制衰老小鼠骨髓细胞中的这种蛋白质，可以恢复细胞产生能量的能力，减少炎症，并提高大脑中与记忆相关的区域的可塑性。
这一发现表明，通过重新编程骨髓细胞的葡萄糖代谢以恢复免疫功能，可以逆转某些认知衰老。
重新利用治疗阿尔茨海默病的药物
在我们新发表的研究中，我和我的团队发现了一个新的连接葡萄糖代谢紊乱和神经退行性疾病之间的关系。这使我们发现了一种最初设计用于癌症的药物，有可能用于治疗阿尔茨海默氏症。
我们专注于一个称为 IDO1 的酶它在分解氨基酸色氨酸的第一步中起着关键作用。
该途径产生一种称为犬尿氨酸的关键化合物，它可以促进额外的能量途径和炎症反应。然而，犬尿氨酸过量 可以有 有害影响，包括增加患阿尔茨海默病的风险。
我们发现抑制 IDO1 可以恢复记忆和大脑功能在一系列临床前模型中，包括细胞培养物和小鼠。为了理解其中的原因，我们研究了脑细胞的新陈代谢。
大脑是其中之一大多数葡萄糖依赖性组织在身体里。无法正确使用葡萄糖来促进关键的大脑过程可能会导致代谢和认知能力下降。
高水平的 IDO1 会产生过量的犬尿氨酸，从而降低葡萄糖代谢。因此，最初设计用于治疗黑色素瘤、白血病和乳腺癌等癌症的 IDO1 抑制剂可以重新用于减少犬尿氨酸并改善大脑功能。
使用一系列实验室模型，包括小鼠和阿尔茨海默病患者的细胞，我们还发现 IDO1 抑制剂可以恢复脑细胞的葡萄糖代谢。
此外，通过阻断 IDO1，我们能够恢复淀粉样蛋白和 tau 蛋白积累（参与许多神经退行性疾病的异常蛋白）小鼠的葡萄糖代谢。我们相信重新利用这些抑制剂可能有益于治疗各种神经退行性疾病。
促进更健康的认知衰老
神经系统疾病和代谢下降的影响沉重对个人、家庭和经济的影响。
虽然许多科学家专注于针对这些疾病的下游影响，例如控制症状和减缓进展，但早期治疗这些疾病可以改善随着衰老而产生的认知能力。
我们的研究结果表明，靶向代谢不仅有可能减缓神经功能衰退，还有可能逆转阿尔茨海默病等神经退行性疾病的进展。和痴呆症。
在压力、新陈代谢和衰老的交叉点上发现新的见解可以为更健康的衰老铺平道路。更多的研究可以提高我们对新陈代谢如何影响一生中的压力反应和细胞平衡的理解。
梅兰妮·R·麦克雷诺兹，生物化学助理教授，宾夕法尼亚州立大学
