咖啡因长期以来被认为具有潜在健康益处,包括降低年龄相关疾病风险。但其在细胞内的作用机制,特别是与营养感知、应激反应基因和蛋白质网络的关联机制,近期通过裂殖酵母研究取得了突破性进展。最新研究表明,咖啡因通过激活进化上高度保守的AMPK(AMP活化蛋白激酶)能量感知系统,而非直接作用于TOR(雷帕霉素靶蛋白)生长调控开关,从而影响细胞衰老进程。
研究团队发现,当细胞处于低能量状态时,咖啡因能显著增强AMPK活性。该酶通过调控三个关键生物学过程影响衰老:
值得注意的是,AMPK同样是抗糖尿病药物二甲双胍的作用靶点。临床研究显示,二甲双胍不仅能改善胰岛素抵抗,还能通过AMPK-mTORC1信号轴增强自噬功能,清除错误折叠蛋白。这种机制与咖啡因的作用具有显著相似性,提示二者可能共享部分抗衰老通路。
在TOR信号层面,尽管咖啡因不直接抑制该通路,但其通过AMPK介导的级联反应会间接影响mTOR复合物的活性。这与雷帕霉素的作用机制形成对比——后者通过直接结合FKBP12蛋白抑制mTORC1活性,在阿尔茨海默病模型中显示出降解Aβ斑块和磷酸化Tau蛋白的双重功效。
研究者特别指出,咖啡因的多靶点效应可能解释其独特的临床优势:与雷帕霉素可能导致的溶酶体功能损伤不同,咖啡因通过AMPK激活引发的自噬过程更接近生理调控,在神经退行性疾病预防方面具有更高安全性。
该发现为抗衰老干预提供了新的研究方向:通过饮食调节(如咖啡摄入)或开发AMPK特异性激动剂,可能实现对细胞衰老进程的精准调控。目前研究团队正在探索咖啡因与其他已知抗衰老化合物(如白藜芦醇)的协同效应,这些天然产物同样被证实能通过双重抑制mTORC1/2发挥神经保护作用。
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Journal Reference:
John-Patrick Alao, Juhi Kumar, Despina Stamataki, Charalampos Rallis.Dissecting the cell cycle regulation, DNA damage sensitivity and lifespan effects of caffeine in fission yeast.Microbial Cell, 12: 141-156 DOI:10.15698/mic2025.06.852
2025-07-04