近年来，「线粒体」已成为科研的“宠儿”。虽然关于线粒体的研究历史比较长，但其相关研究在近十年来仍呈爆发式增长，也是近年来高分文章的焦点之一。

在pubmed数据库中输入“mitochondria”，文章数量为252,721篇，2022年的发文量有10084。最新“出炉”的2023年最佳国自然“中标”研究热点，线粒体荣登榜首第3位，中标率高达566！从国自然立项情况来看，线粒体相关国家自然科学基金的中标数量稳步增加，充分说明了线粒体方向在国自然基金中的火爆程度。

延缓衰老是多数人追求的生活目标。但谁都没想到的是——胡萝卜，一种大众蔬菜，市场基本上一年四季都有售卖，而且价格也很实惠的蔬菜，竟然有“人参”的功效！要过年了，很多人计划着为家中长辈买些“补品”。所谓“药补不如食补”，最新研究发现：胡萝卜中分离的成份可促进健康并延缓衰老。

来自瑞士的科学家们在Nature出版集团旗下刊物《自然 通讯》发表了题为“A naturally occurring polyacetylene isolated from carrots promotes health and delays signatures of aging”的研究论文，确定了胡萝卜中提取的天然聚乙炔IFT化合物作为食品补充剂或药物，可以延缓衰老和预防与年龄相关的疾病发展，为未来改善或预防人类衰老相关疾病方面提供了崭新的方向和希望。

一、研究背景

人口老龄化日益加重全球经济负担，提升了多种慢性病发病率（如2型糖尿病(T2DM)、癌症和神经退行性疾病）。胰岛素信号传导、能量代谢以及线粒体功能障碍已被确定为衰老的标志，而最有效干预措施之一是热量限制。热量限制中的一个关键介质是线粒体ATP合酶，抑制它会激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)信号传导；另一个关键介质是转录因子红细胞衍生核因子2样蛋白2(NFE2L2、NRF2)，它在氧化应激时被激活，增强抗氧化应激能力。目前已经开发了多种药物如白藜芦醇、槲皮素和姜黄素均有改善衰老的功能，但是这些药物存在利用度差、稳定性低等缺点。人们致力于开发天然植物提取物来干预氧化应激过程，用作食品补充剂或药物以延缓衰老并预防相关疾病的发展。

二、研究思路方法与结论

1.探索新型ATP抑制剂

研究方法：

(1)筛选天然产物和合成小分子组成的复合化合物数据(AnalytiConDiscoveryGmbH)。

(2) 采用三种已知的线粒体ATP合酶抑制剂，即白皮杉醇、Bz-423和寡霉素作为阳性对照，评估ATP抑制效果为5%至10%的小分子候选物。

(3) 通过荧光素酶报告基因检测进行二次筛选，评估候选物激活NRF2的潜力。

(4) 通过生存测定进行第三次筛选，评估小分子候选物对线虫寿命延长的影响。

研究结论：从食用植物中提取的1,200个小分子中，发现isofalcarintriol（IFT）为ATP抑制剂和NRF2激活剂，参与NRF2信号传导。

2.IFT结构解析

研究方法：

（1）核磁共振(NMR)光谱分析。

（2）超临界流体色谱（eSFC）分离。

（3）NRF2报告基因检测。

（4）开发新提取程序和液相色谱-质谱（LC-MS）分离方法。

研究结论：确认了IFT的内部结构和提取方法。

3.探究IFT对线粒体的影响

研究方法：

（1）定量蛋白质组学评估IFT的互作蛋白，并进行Pulldow拉下实验和质谱分析（选用HepG2和HEK293细胞）。

（2）ATP-RNAi和IFT干预对比，检测线虫的寿命。

（3）评估IFT处理后随时间变化的ATP动态和线粒体膜电位检测（选用细胞和线虫）。

（4）通过免疫荧光染色和MitoTracker荧光探针信号共定位，确认线粒体内IFT的存在并验证其与ATP合酶的结合区域。

（5）通过SeahorseXF细胞线粒体压力测试，测量细胞线粒体功能，验证线粒体靶向作用模式。通过IFT干预小鼠实验进行耗氧量测定和间接热量测定。

研究结论：确定了线粒体能量代谢是IFT的主要目标途径，IFT具有可逆的能量抑制模式，抑制线粒体ATP合酶和AMPK信号传导。

4.进一步研究IFT对健康参数的影响及分子机制

研究方法：

（1）为证实ROS在IFT介导的NRF2激活中的作用，对细胞和线虫进行ROS检测和过氧化氢酶-NRF2荧光素酶实验。

（2）线虫中胞质过氧化氢酶1(ctl-1)过表达后，IFT干预，检测线虫寿命。

研究结论：IFT通过线粒体ROS信号传导，抵抗氧化应激。

5.探究IFT干预对衰老相关疾病影响

研究方法：

（1）建立简化的线虫神经变性疾病模型， IFT干预后检测病理性蛋白质积累。

（2）通过IFT干预两种不同的线虫，评估亨廷顿相关蛋白（神经系统表达蛋白）的积累和运动缺陷情况。

（3）IFT干预后，通过剂量效应、软琼脂法等分析评估IFT对肿瘤细胞（MCF-7（乳腺癌细胞）、HepG2（人类肝癌细胞）和HT-29（人类结肠癌细胞））的生长和转移潜能的影响。

研究结论：IFT对神经退行性疾病、亨廷顿病等具有益作用，可挽救运动缺陷，抑制肿瘤生长。

6.评估IFT对脂质代谢的影响

研究方法：

（1）建立肥胖小鼠模型，进行IFT干预，测定其对肝脏毒性、体重、脂肪量、瘦体重、血脂水平、葡萄糖耐量（GTT）、线粒体质量和肌肉组织的影响。

（2）测定IFT干预后对线虫运动性能的影响，量化IFT干预后对高脂肪饮食人群的运动耐力。

研究结论：IFT干预改善肥胖小鼠的葡萄糖代谢，对糖尿病治疗有积极作用，提升运动能力。

7.探究IFT介导的抗衰老作用

研究方法：

（1）通过对16个月大的老年野生型C57BL/6NRj小鼠补充IFT，评估代谢指标（如体重、脂肪量、瘦体重、血脂水平、胰岛素敏感性等），直到动物自然死亡。

（2）评估31项衰弱指数和其他眼部、身体、心血管和免疫等健康参数。

（3）量化前肢握力，测量小鼠肌肉功能、心血管功能和抗炎细胞因子IL-4、IL-10的水平。

研究结论：IFT干预可增加老年小鼠的胰岛素敏感性、延长老年小鼠的健康寿命、增强的肌肉功能、增强其耐力、改善心血管功能、减少与年龄相关的炎症。

三、小结

本研究从植物中提取的1200种化合物进行了功能分析，最终发现，源于胡萝卜的一种聚乙炔类化合物IFT具有明显的抗衰老功效。数据显示，IFT可以影响哺乳动物细胞、线虫和小鼠的细胞呼吸功能，与细胞“能量工厂”线粒体的ATP合酶相互作用，促进线粒体生物发生。同时，IFT还能抑制肿瘤细胞生长，提升线虫的运动和抗应激能力。在老年鼠的日常饮食中添加IFT还能改善动物的葡萄糖代谢，提升动物运动耐力，降低动物疲惫感。这一发现无疑为未来在延缓、改善或预防人类衰老相关疾病方面提供了崭新的方向和希望。