长期限制卡路里的摄入可以延缓衰老吗？

文章信息

今天分享的这篇文章2018年11月发表在期刊Cell上，文章题目为：Identity Noise and Adipogenic Traits Characterize Dermal Fibroblast Aging 。

衰老过程中，皮肤组织的功能性逐渐降低。衰老的fibroblast中，细胞外基质相关基因的表达水平降低，自身的特征丢失，且获得pro-adipogenic traits。另外，有研究证明，系统的代谢对衰老速度有影响， 本文动物实验证明， 长期限制卡路里的摄入可以延缓衰老速度，高脂肪的饮食会加剧这一过程。【节食能延缓皮肤衰老？别慌，接着看下去】

看看上面这图，就是不同年龄小鼠的皮肤结构图。【D, dermis; S, Subdermis; Sc, Subcutis.】真皮部分越来越薄、细胞越来越稀疏。皮下的脂肪组织越来越厚。

细胞分离方法

• 分离年轻和年老小鼠的fibroblast（n=2）
• 将真皮分离成单个细胞后，先去除以下细胞： pre-adipocytes (CD24+), epithelial cells (EpCAM+), melanocytes (CD117+), hematopoietic cells (CD45+), and endothelial cells (CD31+)
• 再分选出Pdgfra+/CD34+cells
• 取样不同年龄组，进行分选后进行普通转录组测序和sc-RNA测序。

结果

1. 先对转录组测序结果进行PCA分析、KEGG、GSEA分析

发现年老fibroblast 细胞外基质(ECM)基因表达显著下降，包括胶原、糖胺聚糖、相关分泌基因；和炎症、固有免疫相关的基因上调。和脂肪形成、脂质代谢、脂肪细胞分化相关的基因PPARγ、VLDLR和LDLR上调。作者也挑了几个基因做了RT-PCR验证。

ECM合成能力下降，脂质代谢、炎症水平的上升 ——是mesenchymal 和fibroblast区分的标准，合理猜测真皮fibroblast的衰老可能和pro-adipogenic特质相关。

因为真皮fibrolast的异质性，所以不知道衰老fibroblast的这一特质是从从前的某一小群细胞数量变多而来，还是衰老过程过程中获得的特质。

2. 衰老fibroblast的来源-单细胞测序

① 年老的fibroblast确实有pro-adipogenic的特质

使用 Genomatix software分析信号转导通路：

发现脂质形成的关键调控因子PPARγ在年老fibroblast中富集--免疫荧光验证。

且验证了PPARγ+细胞和 Pdgfra+/CD34+细胞共定位。

② 具有这一特质的fibroblast是不是从年轻fibroblast的某个亚群增殖而来。

新生鼠的fibroblast有四个亚群如下：

• CD26+ papillary fibroblasts ；
• Dlk1+ reticular fibroblasts【与ECM基因表达相关】；
• Sca1+/Dlk1– ；
• Sca1+/ Dlk1+【后两个主要与 pro-adipogenic相关】

使用lineage tracing 新生鼠，Lrig1 主要在皮肤真皮的papillary层表达，在2月龄和18月龄的时候，Lrig表达覆盖了真个真皮。---- 由此说明，papillary层的细胞后代扩张到整个真皮层。这样说明了衰老的fibroblast获得成脂能力，并不是papillary层的细胞消失

③对三个不同年龄的Pdgfra+/ CD34+/Lin– 细胞进行scRNA测序（smart-seq2）

• 每组测300个细胞。n= 2 。聚类下图：

fibroblast按照年龄聚类，新生鼠的和另外两个年龄的聚类距离很远。

• 新生鼠的两群NB1和NB2

NB1和CD26+上层真皮fibroblast更相似

NB2 和CD26-下层层真皮fibroblast更相似，且表达下层fibroblast的marker Dlk1+

• 年轻(2个月)和年老（18个月）的小鼠fibroblast聚类更近，说明他们的identity比较类似，trajectory分析表明，年老fibroblast很奇怪的和新生鼠fibroblast接近。转录组的比对发现，young、old fibroblast和 普通RNA-seq中的 Sca1+/ Dlk1– pro-adi- pogenic fibroblasts很相似。

也就是说，随着皮肤的衰老，fibroblast的identity逐渐模糊，并且获得了pro-adipogenic的特征

与代谢相关

有研究表明，长时间的卡路里限制（CR）可以延长寿命，且高脂肪饮食（HFD）加速很多和年龄相关的疾病发生。CR能延缓干细胞的衰老，HFD能加速。

作者设置了几组不同小鼠的饮食情况：正常饮食(ND)

一系列分析后发现，CR可以延迟真皮fibroblast的老化，而HFD可以加速。

结论

fibroblast的lineage identity随着年龄的增长而逐渐模糊，并且能获得一种pro-adipogenic特征。限制卡路里摄入能延缓衰老速度【就算有小鼠实验证明，节食能延缓皮肤衰老，大家还是要慎重，切勿为了瘦节食过度】。