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HIV感染者过早衰老怎么办?谷胱甘肽前体GlyNAC可以逆转

HIV感染者过早衰老怎么办?谷胱甘肽前体GlyNAC可以逆转
线粒体是金色的。它们是电池,产生能量电池以完成其任务并保持生命。研究人员对线粒体进行了一段时间的研究,因为当这些细胞器无法正常运行时,就会发展出多种疾病。这是用显微镜拍摄的母牛细胞的照片。线粒体染成亮黄色,细胞核染成蓝色,细胞骨架染成灰色。

艾滋病毒感染者的过早衰老现在被认为是一个新的、重大的公共卫生挑战。

越来越多的证据表明,45至60岁的艾滋病毒感染者会出现通常在70岁以上的非艾滋病毒感染者身上观察到的特征。

例如,与年龄和性别匹配的未感染者相比,艾滋病毒感染者的步态速度、身体功能和认知能力下降、线粒体老化、炎症加剧、免疫功能障碍、虚弱和其他健康状况明显较高。

在贝勒医学院,内分泌学家、医学-内分泌学副教授Rajagopal Sekhar博士和他的团队在合适的时间找到了研究HIV感染者过早衰老的合适地点。在过去的20年里,他们一直在医学系内分泌、糖尿病和代谢科研究老年人和老年小鼠的自然衰老。另外,在过去的17年里,Sekhar一直活跃在HIV研究领域,并在休斯敦哈里斯健康系统旗下的托马斯街健康中心的HIV诊所为患者提供临床治疗,他在那里经营着唯一的内分泌和代谢诊所。

Sekhar多年来在影响HIV患者的代谢紊乱方面的专业知识、知识和兴趣,以及调查非HIV人群的平行轨道,已经发表了关于衰老、HIV和糖尿病中代谢并发症的重大发现,并指导了许多临床试验,这些试验共同提供了对我们为什么会衰老的更好理解方式。

“这里发表在《生物医学》杂志上的研究在实验室与临床之间架起了一座桥梁,展示了概念验证,即专门为HIV患者补充甘氨酸和N-乙酰半胱氨酸的组合,我们称之为GlyNAC,作为谷胱甘肽的前体,谷胱甘肽是人体产生的一种主要抗氧化剂,可以改善与过早衰老相关的多种缺陷,”Sekhar说。

为什么我们会衰老?

几十年来,实验证据支持两种衰老理论。自由基理论和线粒体理论分别提出,自由基(氧化应激)升高和线粒体功能障碍是老年性衰老的核心。氧化应激和线粒体功能障碍的升高,在HIV感染者身上都存在。

活性氧等自由基和线粒体在生理上是相通的。线粒体就像细胞的电池,它们产生进行细胞功能所需的能量。身体将我们吃的食物转化为糖和脂肪,线粒体将其作为燃料燃烧以产生能量。

然而,细胞产生能量的废物之一是自由基,自由基是一种高活性的分子,可以损害细胞、膜、脂质、蛋白质和DNA。细胞依靠抗氧化剂,如谷胱甘肽,来中和这些有毒的自由基。当细胞不能中和自由基时,自由基和抗氧化剂反应之间就会出现不平衡,导致有害的破坏性氧化应激。

“线粒体中燃料燃烧过程中产生的自由基就像汽车内燃机产生的一些废物,其中一些被机油滤清器清除。”Sekhar说。”如果我们不定期更换机油滤清器,汽车发动机的性能就会减弱,行驶里程也会减少。”

同样,如果细胞中自由基的产生和抗氧化反应之间的平衡始终倾向于前者,久而久之,细胞功能就会被破坏。谷胱甘肽帮助细胞保持氧化应激的平衡,它能保持机油过滤器的清洁。GlyNAC帮助细胞制造谷胱甘肽。

Sekhar和他的同事们研究线粒体功能和谷胱甘肽已经超过20年了。他们的研究结果以及其他研究人员的研究结果表明,谷胱甘肽是终极的天然抗氧化剂。

有趣的是,与年轻人相比,老年人的谷胱甘肽水平要低得多,氧化应激水平也高得多。与线粒体功能障碍相关的疾病,包括衰老、HIV感染、糖尿病、神经退行性疾病、心血管疾病、神经代谢疾病、癌症、肥胖等疾病,谷胱甘肽水平也较低,氧化应激水平较高。

“当线粒体电池电量不足时,作为医学界和科学界,我们不知道如何给这些电池充电,”Sekhar说。”这就提出了一个问题,如果恢复细胞中谷胱甘肽的水平,线粒体是否会被重新充电并能够为细胞提供电力?恢复线粒体功能会不会改善线粒体功能障碍的相关状况?”

恢复谷胱甘肽

恢复细胞中的谷胱甘肽并不简单,因为如果口服谷胱甘肽就不能发挥作用,原因与糖尿病患者不能吃胰岛素一样。它在到达细胞之前就会被消化掉。另外,在血液中提供谷胱甘肽不能纠正谷胱甘肽缺乏症,因为每个细胞都会自己制造。

“谷胱甘肽是一种由三种构件组成的小蛋白质:氨基酸半胱氨酸、甘氨酸和谷氨酸。我们发现,谷胱甘肽缺乏的人也缺乏半胱氨酸和甘氨酸,但不缺乏谷氨酸,”Sekhar说。”然后我们测试了恢复缺乏的谷胱甘肽前体是否会帮助细胞补充谷胱甘肽。但还有一个问题,因为半胱氨酸不能以这种形式给予,所以我们不得不以另一种形式补充,即N-乙酰半胱氨酸。”

在过去的研究中,Sekhar和他的同事们确定,补充甘氨酸和N-乙酰半胱氨酸的组合GlyNAC可以将自然衰老小鼠细胞内的谷胱甘肽缺乏症纠正到年轻小鼠的水平。有趣的是,在服用GlyNAC之前,老年小鼠的谷胱甘肽和线粒体功能的水平较低,而在服用GlyNAC之前,氧化应激的水平较高,但在服用GlyNAC六周后,也与年轻小鼠的水平相当。

在一项小型研究中,也观察到了同样的结果,在老年人类中,他们的细胞内有很高的氧化应激和谷胱甘肽缺乏。在这种情况下,口服GlyNAC 2周,可以纠正谷胱甘肽的缺乏,并降低氧化应激和胰岛素抵抗(糖尿病前的危险因素)。

在过去的临床试验中,Sekhar向小群体提供GlyNAC以纠正营养缺乏,并产生了令人鼓舞的证据,支持进一步研究这种方法在临床试验中恢复线粒体功能的价值。

改善艾滋病毒感染者的过早衰老

在目前的研究中,Sekhar和他的同事进行了一项开放标签的临床试验,包括6名男性和2名女性艾滋病毒感染者,以及8名年龄、性别和体重指数相匹配的未感染对照组,他们的年龄都在45至60岁之间。艾滋病毒感染者正在接受稳定的抗逆转录病毒治疗,并在研究前六个月没有住院。

在服用GlyNAC之前,与对照组相比,HIV感染者组缺乏谷胱甘肽,并且有多种与早衰相关的情况,包括较高的氧化应激;线粒体功能障碍;较高的炎症、内皮功能障碍和胰岛素抵抗;更多的基因损伤;较低的肌肉强度;腹部脂肪增加以及认知和记忆力受损。

结果是令人鼓舞的。补充12周的GlyNAC可以改善上述所有的不足。在停止服用GlyNAC八周后,部分改善情况有所下降。

“看到GlyNAC有这么多新的有益效果,这是令人兴奋的,以前从未描述过。一些最令人鼓舞的发现包括逆转认知能力下降的一些措施,这是HIV患者的一个重要条件,也改善了体力和其他标志缺陷,”Sekhar说。

“令人鼓舞的是,GlyNAC可以逆转HIV感染者的许多标志缺陷,因为目前还没有已知的治疗方法可以逆转这些异常。我们的发现可能会产生HIV以外的影响,需要进一步调查,”Sekhar说。

总的来说,这些在HIV患者中的研究结果提供了概念证明,即膳食补充GlyNAC可以改善衰老的多种标志,而谷胱甘肽缺乏和氧化应激可能会导致这些标志。

在这些结果的鼓舞下,Sekhar继续他的调查,测试GlyNAC补充剂对改善日益增长的老年人群健康的价值,并完成了一项开放标签试验,以及另一项NIH资助的、双盲、安慰剂对照的老年人试验。

Sekhar说:”最近完成的这些试验结果支持了HIV研究的结果。”目前,他是两项NIH资助的随机临床试验的首席研究员,研究GlyNAC对轻度认知障碍的老年人以及阿尔茨海默病患者的影响。

参考来源:

Premranjan Kumar et al, Supplementing Glycine and N-acetylcysteine (GlyNAC) in Aging HIV Patients Improves Oxidative Stress, Mitochondrial Dysfunction, Inflammation, Endothelial Dysfunction, Insulin Resistance, Genotoxicity, Strength, and Cognition: Results of an Open-Label Clinical Trial, Biomedicines (2020). DOI: 10.3390/biomedicines8100390

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