在一项新的研究中，来自德国柏林夏里特医学院、英国弗朗西斯-克里克研究所和剑桥大学等研究机构的研究人员利用酵母细胞作为研究对象，发现当细胞与其他细胞交换代谢产物时，它们的寿命更长。这些交换直接影响了细胞的寿命，这一事实可能在未来对人类衰老过程和与年龄有关的疾病的研究中发挥重要作用。相关研究结果发表在2023年1月5日的Cell期刊上，论文标题为“Cell-cell metabolite exchange creates a pro-survival metabolic environment that extends lifespan”。
代谢与衰老有着密不可分的联系。虽然它有助于维持重要的过程，使我们生长，并引发细胞修复，但它也会产生损害我们的细胞并导致我们衰老的物质。论文共同通讯作者、柏林夏里特医学院生物化学系主任Markus Ralser教授说，“细胞内发生的代谢过程是非常复杂的。细胞群体中细胞之间的物质交换是一个重要的因素，因为它对细胞内发生的代谢有很大的影响。”
细胞与邻近的细胞不断接触，比如在组织内。它们释放一些物质并从周围环境中摄入其他物质。在近期的一项研究中，Ralser教授领导的一个研究团队研究了代谢产物（也称为代谢物）的交换是否影响细胞的寿命。
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这些作者使用了酵母细胞，并进行了实验以确定它们的寿命。酵母细胞是基础研究中的一种关键模型，是生物技术中的一种主要微生物，在医学上也很重要，因为它们可以引起真菌感染。论文共同通讯作者兼论文第一作者、柏林夏里特医学院生物化学系的Clara Correia-Melo博士说，“我们发现当这些细胞相互交换更多的代谢物时，它们的寿命大约延长了25%。因此，我们显然想确定这种延长生命效果背后的物质和交换过程。”
为此，这些作者采用了一种由质谱仪支持的特殊分析系统，使他们能够精确追踪细胞间的代谢物交换。他们发现，年轻的仍然能够很好地、频繁地分裂的酵母细胞释放的氨基酸被年老的酵母细胞所摄入。
图片来自Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2022.12.007。
氨基酸是构成蛋白的成分。这些作者发现，一种称为甲硫氨酸的氨基酸的交换延长了参与这种交换的酵母细胞的寿命。甲硫氨酸存在于所有有机体中，在蛋白合成以及许多其他细胞过程中发挥着关键作用。Ralser教授说，“有趣的是，正是年轻细胞的代谢延长了年老细胞的寿命。”
群落内摄入甲硫氨酸的细胞，释放出甘油。反过来，甘油的存在影响了产生甲硫氨酸的细胞，使它们的寿命更长。甘油是构建细胞膜所需要的，并在保护细胞方面发挥着作用。Correia-Melo博士解释说，“这是一个双赢的局面。当细胞参与这种合作性交换时，它们就会延长它们所在的群落的整体寿命。”
这项对酵母细胞群落的研究首次表明，代谢物交换直接影响细胞的寿命和衰老过程。这些作者猜测这也适用于其他类型的细胞，如人体中的细胞，并打算在进一步研究中对此进行探究。
Ralser教授说，“更好地了解细胞内和细胞间的复杂代谢途径将有助于研究诸如糖尿病、癌症和神经退行性疾病之类的年龄相关性疾病的产生。细胞之间的代谢物交换在过去被忽视了，但它显然是细胞衰老过程中一个非常重要的因素。我们希望我们的研究将有助于使细胞间的代谢产物交换成为未来研究中一个更加令人关注的领域。”
就他而言，Ralser教授如今正计划研究甘油保护细胞并延长其寿命的精确机制。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1. Clara Correia-Melo et al. Cell-cell metabolite exchange creates a pro-survival metabolic environment that extends lifespan. Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2022.12.007.
2. A win-win for cell communities: Cells that cooperate live longerhttps://www.charite.de/en/service/press_reports/artikel/detail/a_win_win_for_cell_communities_cells_that_cooperate_live_longer/
