你有没有想过为什么总是对煎炸、烧烤、烘焙等食物念念不忘,总是控制不住的想吃?这可能并不是你本身的意愿,由于你身体产生的一种代谢产物所导致的。
这就要提到一种反应,称美拉德反应(Maillard reaction,MR)。这是氨基酸与糖之间的一种化学反应,可以发生在原核生物到真核生物的所有细胞中。这种反应会产生美拉德反应产物(MRP),并且可以通过大分子的非酶促修饰产生高级糖基化终产物(AGE)。
图1 美拉德反应三个阶段的示意图
这种高级糖基化终产物(AGE)不仅会诱发你摄食的欲望,并且对健康造成很大的危害,已经有研究报道AGE 增加与衰老、肥胖、糖尿病、神经退行性变、炎症、心肌病、肾病和其他与年龄相关的疾病有关。
早在2023年6月,清华大学药学院王钊教授团队在专业食品领域杂志《Food Science and Human Wellness》发表了一篇综述“Effects of Maillard reaction and its product AGEs on aging and age-related diseases”从美德拉反应(MR)的介绍,AGEs的代谢,MR与衰老和疾病的关系,以及MR的干扰和控制几个方面展开了描述,帮助我们更好的理解MR,采取健康的生活方式。
图2 王钊教授团队发表的综述
而在3个月后,巴克衰老研究所在《eLife》杂志紧接着发表了一篇“Methylglyoxal-derived hydroimidazolone,MG-H1,increases food intake by altering tyramine signaling via the GATA transcription factor ELT-3 in Caenorhabditis elegans “的文章通过对模式生物线虫的研究发现AGE会导致寿命缩短以及会增加摄食的欲望。
图3 巴克衰老研究发表的文章
在这项研究中,对高级糖基化终产物 (AGE)如何影响秀丽隐杆线虫的饮食行为以及其中的信号通路进行了探究,最终发现MG-H1(Methylglyoxal-derived hydroimidazolone,特定的AGE)可以通过改变线虫GATA转录因子ELT-3的酪胺信号传导来增加食物摄入量。
研究人员初步发现glod-4突变体线虫比N2野生型线虫食物摄取行为明显增多,通过用MG-H1处理野生型线虫可以使线虫的摄食行为明显增加,这说明这种情况是可能是由MG-H1介导的。
图4 glod-4突变体线虫摄取行为明显增多
因此,研究者们使用RNA-seq分析glod-4突变线虫与野生型线虫,试图找出MG-H1是如何增加线虫的摄食行为?与N2野生型线虫相比,glod-4 RNAi敲低的线虫中有5035个基因发生显著变化(其中包括2237个上调基因和2798个下调基因),并且调节神经递质和摄食行为的基因功能类别显著上调。
图5 RNA-seq分析差异表达基因
接下来,测试了这些基因在调节MG-H1介导的摄食行为中的作用。通过筛选发现tdc-1(参与合成神经递质酪胺的基因)/ser-2/tyra-2突变都会抑制MG-H1喂养的线虫摄食量增加的行为。
基于可用的ChIP-Seq数据,研究人员使用基序富集分析可能glod-4突变线虫中调控差异表达基因的特异性转录因子。分别对前五个特异性转录因子(匹配阈值>18.75%)进行敲除发现pha-4和elt-3的敲除会抑制MG-H1喂养的线虫摄食量增加的行为。
其中,由于pha-4基因对于咽部发育至关重要,缺失会导致咽部形态缺陷。因此研究团队把重点集中到elt-3这个基因上,HOMER(基序富集的超几何优化)分析结果发现elt-3在tdc-1启动子上的结合位点,最终确定了elt-3在MG-H1 摄食增加中的关键作用。
研究发现,除了与摄食有关,MG-H1的积累也显著缩短了N2野生型蠕虫的寿命,而在缺少 tyra-2 或 ser-2 的情况下,发现线虫的寿命显著增加。这也提示了这个信号通路对于AGE造成影响的治疗有明显效果。
这项研究工作阐明了加工食品中常见的高级糖基化终产物 (AGE) 是如何影响线虫的饮食行为和信号传导,是一个非常重要的研究领域。作者提出了一系列可靠且令人信服的证据来证明AGE如何影响饮食行为。这项研究提供了人类了解因食用加工食品而引起的疾病的重要信息,以此为戒来保持健康的生活方式。
研究结果表明AGE的积累会介导特定信号通路,可以增强进食以及神经退行性变。再次强调了AGE与促进疾病、增加食欲和神经退行性疾病等都有关系。
那么在生活中我们如何减缓AGE对健康带来的影响?王钊教授在综述中提到可以通过以下三种方式:
1、药物干预:可以通过AGE形成抑制剂;对已形成AGE造成破坏的试剂;AGE-RAGE轴信号传导的阻断试剂;细胞内GLO、泛素蛋白酶体和自噬途径的诱导剂;
2、饮食习惯的控制:由于反复加热食用油可能会导致饮食中 AGE 的增加,应注意合理控制高碳水化合物和高热量饮食、高温熟食的日常习惯;
3、生活习惯的控制:如长期吸烟者比一般不吸烟者发生心脏代谢并发症的风险更高,因为烟草成分在燃烧后可能形成AGEs;久坐的生活方式也会导致AGEs的形成。
最后希望通过这篇文章加强大家对美拉德反应(MR)及其产物(MRP)——高级糖基化终产物(AGE)的了解,从而采取更健康的饮食和生活方式。
参考文献:
1、Peng H, Gao Y, Zeng C, et al. Effects of Maillard reaction and its product AGEs on aging and age-related diseases. Food Science and Human Wellness, 2023, https://doi.org/10.26599/FSHW.2022.9250094
2、Muniesh Muthaiyan Shanmugam,Jyotiska Chaudhuri,Durai Sellegounder, et al. Methylglyoxal-derived hydroimidazolone, MG-H1, increases food intake by altering tyramine signaling via the GATA transcription factor ELT-3 in Caenorhabditis elegans, eLife (2023). DOI:10.7554/eLife.82446
来自: 生物谷
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