來源丨生物世界
撰文丨nagashi
編輯丨王多魚
對於絕大多數的地球生命而言，氧氣無疑是維持生存的必要因素。缺少水和食物，還可以存活數天，但缺少氧氣，幾分鐘就足以讓人窒息而死，這是因為細胞的新陳代謝必須要有足夠的氧氣，各種營養物質必須同氧結合，才能釋放能量。
然而，在早期地球，所有的生物都是厭氧的，對於早期生命（厭氧細菌）而言，氧氣是劇毒之物。只是在漫長的進化過程中，地球生命逐漸愛上了這種「毒藥」，並且一發不可收拾，到現在，地球上的絕大多數生物變成了「好氧生物」。
從這一點來看，氧氣真的不再有害嗎？即使經過漫長的進化，氧氣是否只是從一種致命劇毒變成一種慢性毒藥，平均80年就結束一個人的生命？
2023年5月23日，哈佛大學醫學院麻省總醫院的研究人員在 PLOS Biology 期刊發表了題為：Hypoxia extends lifespan and neurological function in a mouse model of aging（在衰老小鼠模型中，缺氧延長了壽命和神經功能）的研究論文。
該研究表明，氧氣似乎真的是一種「慢性毒藥」：在衰老小鼠模型（Ercc1Δ/-小鼠）中，慢性持續缺氧（11%的氧氣濃度，相當於珠峰大本營的氧氣濃度）可以將小鼠壽命延長50%，並改善了老年小鼠的神經功能。這是「氧氣限制」首次在哺乳動物衰老模型中被證明是有益的。
隨著全球老齡化浪潮的加劇，抗衰老研究成為當下最熱門的研究領域之一。許多研究工作已經確定了不少化合物可以延長健康壽命，並在哺乳動物實驗模型中顯示出令人興奮的效果。例如，二甲雙胍目前正在老年人身上進行人體臨床試驗，以評估其對常見與年齡有關的慢性疾病發病和死亡率的潛在影響。
值得注意的是，在一系列抗衰老乾預措施中，飲食限制（Dietary Restriction，DR）脫穎而出，這種抗衰老療法不僅容易實施，並且在酵母、線蟲、果蠅、小鼠和大鼠等廣泛物種中均有延壽效果。由此發人深思，飲食限制體現於對機體新陳代謝的控制，那麼氧氣限制是否也能起到同樣的效果呢？
實際上，此前已有研究證實，在酵母、線蟲和果蠅中，氧氣限制與壽命延長有關，但迄今為止，它對哺乳動物的影響仍然未知。為了探索氧氣限制在哺乳動物中的抗衰老潛力，研究團隊選取了衰老小鼠模型作為研究對象，這些小鼠被培育得比其他正常小鼠衰老得更快，同時全身都顯示出哺乳動物衰老的典型特徵。
氧氣限制（11％氧氣濃度）顯著延長了小鼠的壽命
研究人員在不同的氧氣濃度下飼養這些易衰老小鼠。與在正常氧氣濃度（21％）下生活的小鼠相比，生活在11％氧氣濃度（與海拔5200米的珠峰大本營氧氣濃度相似）的衰老小鼠模型的壽命更長，其平均壽命為23.5周，而在正常氧氣水平下這些小鼠的壽命僅為15.7周，相當於限制氧氣讓它們延壽了50%。
氧氣限制改善了衰老小鼠模型的神經功能
鑑於之前的研究表明，飲食限制同樣也可以延長衰老小鼠的壽命，研究團隊想知道，氧氣限制是否僅僅是通過改變動物的飲食習慣來延長它們的壽命。然而，他們發現，氧氣限制並不影響小鼠的食物攝入，也不會顯著影響DNA損傷或衰老的標誌物。
這表明氧氣限制不僅僅是減輕了Ercc1突變的直接影響，而是通過未知的機製作用於下游，導致Ercc1Δ/-小鼠的壽命延長。
氧氣限制對小腦轉錄組的影響
論文第一作者 Robert Rogers博士表示，慢性持續缺氧在至少三種其他神經系統疾病小鼠模型中被報導是有益的，在這些不同的模型中，缺氧減輕大腦退化的能力要麼表明限氧的多效作用，要麼表明存在下游和趨同的神經保護機制。
有趣的是，氧氣限制的延壽效應在人類中也有體現。例如，最近在玻利維亞進行的一項研究表明，在高海拔地區，90歲和百歲老人的數量顯著增加。此外，成年後搬到高海拔地區可能對健康有益：1965年至1972年間，一項對兩萬多名印度陸軍士兵的縱向研究發現，駐守高海拔地區的士兵患上糖尿病、高血壓和缺血性心臟病等疾病的風險更低。
小腦基因表達隨基因長度變化的累積分布功能
總而言之，這些研究結果支持了氧氣限制在哺乳動物乃至人類中的抗衰老潛力。當然，目前關於氧氣限制帶來延壽效應還需要進一步的研究來闡明，例如具體分子機制是什麼，這種機制與已知的、與衰老有關的信號通路有多大程度的重疊，這種機制是否在所有器官中都有效地起作用。
Robert Rogers博士，長期生活在11％的氧氣濃度下對於多數人而言還是太困難，確定更實用的缺氧方案（如間歇性缺氧）或適度低氧濃度（17%氧氣濃度）是否同樣可以延長壽命，是十分重要的。
論文連結：
https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002117
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