Cell子刊：孙磊/强力团队提出“代谢弹性”新概念，揭示了衰老和肥胖中的基因弹性下降

撰文丨王聪 编辑丨王多鱼 排版丨水成文

衰老是一个复杂的生物学过程，其特征是机体功能的长期恶化。衰老过程的多因素性质（包括遗传、环境、饮食和生活方式的影响）共同作用，最终形成适应不良的代谢反应。这种与年龄相关的营养感知障碍对健康和寿命的重要性反映在基因或药物操纵关键营养感知通路的影响中，这些通路包括胰岛素/胰岛素生长因子（IGF）、mTOR、AMPK和sirtuins的下游通路。

衰老的一个标志是代谢灵活性（metabolic flexibility）的下降，这是指根据碳水化合物和脂肪酸的相对可用性，在燃料利用方面的低效转换。尽管代谢灵活性很好地描述了摄食状态之间过渡期间发生的离散生化调整，但它并不能说明保护代谢平衡不受日常生活挑战的更广泛的生理变化。

在现代社会，营养缺乏通常是短暂的，通常很快就会恢复到营养丰富状态，需要身体相应地适应其代谢程序。有效地重定向然后恢复代谢过程以响应临时压力的能力不能用现有的术语例如代谢灵活性来准确地描述。

2023年8月24日，杜克-新加坡国立大学孙磊教授团队和哥伦比亚大学强力教授团队合作，在 Cell Metabolism 期刊发表了题为：Deciphering the decline of metabolic elasticity in aging and obesity 的论文。 该研究提出了一个新概念——“代谢弹性”（metabolic elasticity），用来表示生物体对能量平衡紊乱做出反应并恢复其基线代谢稳态的能力，该研究还开发了基因弹性分数（Gene Elasticity Score，GElaS），发现了衰老和肥胖中的代谢弹性下降。

生物必须适应动态变化的营养可利用性，以维持能量稳态。在这项最新研究中，研究团队将这种适应和恢复的能力称为“代谢弹性”，并通过自由进食-禁食-再进食（AL-F-R）循环对其进行建模。 代谢弹性是通过基因表达的协调多功能性来实现的，研究团队称之为“基因弹性”，他们还 开发了基因弹性评分（Gene Elasticity Score，GElaS）作为一种系统方法，以量化小鼠和非人灵长类动物代谢活跃组织的转录组弹性。

利用这一系统，研究团队发现了与衰老相关的代谢和基因表达弹性下降。重要的是，该研究还发现PPARγ是脂肪组织中弹性基因的最高转录调节因子。通过增强PPARγ活性来操纵基因表达弹性可导致摄食状态依赖性的代谢健康改善。

为了拓宽代谢弹性的概念，研究团队检测了饮食诱导的肥胖中的代谢弹性和基因弹性评分（GElaS），发现其代谢弹性和基因表达弹性的损害与衰老相似。

总的来说，这项研究介绍了诱导代谢弹性作为评估代谢健康的有效手段，以及遏制衰老和肥胖的代谢下降的可行策略，这些研究结果为衰老和肥胖带来的代谢异常后果提供了一个动态视角 。杜克-新加坡国立大学孙磊教授和美伦比亚大学强力教授为该论文共同通讯作者。杜克-新加坡国立大学周球忠博士和哥伦比亚大学于乐祥博士为共同第一作者。