Introduction
衰老是一种自然的、随时间变化的生理功能退化的过程，会导致人体整体功能的下降。这种下降是癌症、糖尿病、心血管疾病和神经退行性疾病等人类疾病发病的主要影响因素之一。因此，减少人口老龄化带来的诸多负面影响，延长健康寿命已成为老龄化和抗衰老研究的重要目标。
基因组的不稳定性、表观遗传的变化、营养失调、线粒体功能障碍、细胞衰老和细胞间通讯改变被认为是衰老的主要分子和细胞特征，根据这些特征和衰老的发病机制，研究人员提出了几种著名的衰老理论，包括进化论、自由基理论、拮抗多效性理论和能量维持理论等。其中，自由基理论得到了最广泛的认可，过度产生的自由基在衰老过程中起着关键作用。自由基，特别是活性氧（ROS），会导致氧化应激、细胞损伤、脂质过氧化、脂褐素产生，从而进一步加剧机体的衰老。与此同时，现有研究结果表明，增强机体的抗氧化防御机制在延长寿命方面发挥着重要作用。
目前，一系列经过验证的具有生物活性的成熟抗氧化剂，包括番茄红素、姜黄素、虾青素等，已被用于对抗自由基的过度产生。在众多外源性抗氧化物质中，番茄红素和葡萄籽提取物同属于超强的天然来源的抗氧化物。如番茄红素是一种不含氧的类胡萝卜素，其抗氧化性能较其它胡萝卜素更强，如清除单线态氧的能力是维生素E的100倍，是β-胡萝卜素的2倍以上；葡萄籽提取物中富含的原花青素是一种有着特殊分子结构的生物类黄酮，还含有多种生物活性物质，具有极强的抗氧化作用。然而，目前关于番茄红素、葡萄籽提取物的食用安全性、功能性等方面的研究主要是分别针对两种抗氧化物的单独研究，针对两种抗氧化物的复配安全性和功效性的研究则较为少见。因此，如何充分开发番茄红素资源和葡萄籽资源，对其功效成分进行综合利用具有重要的意义。
北京理工大学梁阿新副研究员课题组以含有番茄红素和葡萄提取物的营养补充剂为研究对象，通过研究衰老分子机制和筛选新型抗衰老药物的模式生物——秀丽隐杆线虫（C.elegans），对该营养补充剂的抗衰老作用及机制进行了研究和探讨（图1）。
图1 研究简图
Results and discussion
营养补充剂对线虫寿命的影响
百草枯（PQ）是一种对人类和动物具有强烈毒性的环境污染物，可以使机体产生多种ROS，包括过氧化氢和羟基自由基等，从而对机体造成氧化应激损伤，因此被广泛应用于建立氧化应激损伤动物模型中。研究结果显示，与空白对照N2组相比，采用PQ处理可以显著减少线虫的平均寿命（P<0.05）。采用0.2、0.5、1.0 mg/mL营养补充剂（番茄红素+葡萄提取物）处理后，各剂量组与模型PQ组比较，线虫的平均寿命显著提高（P<0.05），分别提高21.50%、24.50%、25.00%，且表现出样品剂量依赖效应（图2），表明该营养补充剂（番茄红素+葡萄提取物）可有效抑制氧化损伤引起的寿命缩短，具有延长线虫寿命的作用。
图2 不同浓度营养补充剂对秀丽隐杆线虫寿命的影响
如图3所示，与空白对照N2组相比，PQ处理后线虫的正弦运动次数（每30秒）降至6.80（P<0.01）。然而，在采用0.2、0.5、1.0 mg/mL营养补充剂（番茄红素+葡萄提取物）处理后，各剂量组与模型PQ组比较，线虫的运动能力均有所提高，其中，营养补充剂中、高剂量组线虫的运动能力分别提高了33.80%和52.90%（P<0.01）。表明，营养补充剂可显著恢复经PQ处理后线虫运动能力的下降。
图3 不同浓度营养补充剂对秀丽隐杆线虫运动能力的影响
营养补充剂对线虫繁殖能力的影响
一般来说，秀丽隐杆线虫的繁殖能力与产卵能力有关。我们观察到PQ处理显著降低了线虫的产卵能力（P<0.05）（图4）。而采用0.2、0.5、1.0 mg/mL营养补充剂（番茄红素+葡萄提取物）处理后，与模型PQ组相比，线虫的产卵能力显著提高（P<0.05），分别提高了27.80%、40.10%和42.00%。研究表明，营养补充剂可显著恢复经PQ处理后线虫繁殖能力的下降。
图4 不同浓度营养补充剂对秀丽隐杆线虫繁殖能力的影响
营养补充剂对线虫体内脂褐素累积的影响
在L1至L4幼虫阶段，随着线虫的生长，脂褐素的积累也逐渐增加。一旦线虫进入成虫阶段，观察到脂褐素水平急剧上升。使用激光扫描共聚焦显微镜，观察到线虫中脂褐素的蓝色自发荧光。如图5所示，模型PQ组线虫体内脂褐素的荧光强度显著高于空白对照N2组（约6.00倍）（P<0.01）。而采用不同浓度的营养补充剂（番茄红素+葡萄提取物）处理后，脂褐素相关荧光显著降低（P<0.01）。特别是在营养补充剂高剂量组（1.0mg/mL）中，脂褐素的荧光强度甚至低于空白对照N2组（P<0.01）。表明，营养补充剂可显著减少线虫体内脂褐素的积累。
图5 不同浓度营养补充剂对秀丽隐杆线虫体内脂褐素的影响
营养补充剂对线虫体内ROS水平的影响
现有研究表明，在线粒体和过氧化物酶等参与的代谢过程中会产生氧自由基，氧自由基会对机体各组织的大分子和膜等结构造成损伤，而受损大分子和膜等在线虫体中的积累会进一步增加了ROS的产生，加速衰老过程。如图6所示，PQ处理显著升高了线虫体内的ROS水平（P<0.01），荧光强度约为空白对照N2组的3.00倍。而与模型PQ组相比，采用0.2、0.5、1.0 mg/mL营养补充剂（番茄红素+葡萄提取物）处理后，线虫体内ROS水平呈剂量依赖性降低（P<0.05或P<0.01）。
图6 不同浓度营养补充剂对秀丽隐杆线虫体内ROS的影响
营养补充剂对线虫体内相关基因表达水平的影响
使用RT-PCR方法检测线虫体内胰岛素类生长因子信号通路相关基因（SOD3、GST4、SKN-1、DAF-16、HSP16.2）mRNA的表达水平。如图7所示，我们观察到PQ下调了SOD3、GST4、SKN-1、DAF-16和HSP16.2的表达水平（P<0.05或P<0.01）。0.5、1.0 mg/mL营养补充剂（番茄红素+葡萄提取物）则可显著上调了SOD3、GST4、HSP16.2的表达水平（P<0.05或P<0.01）。而模型PQ组和营养补充剂各剂量组之间SKN-1、DAF-16的表达水平没有显著差异（P＞0.05）。结果表明，在氧化应激下，营养补充剂组可能是通过上调SOD3、GST4和HSP16.2的表达水平，从而起到延长线虫寿命的作用。
图7 不同浓度营养补充剂对秀丽隐杆线虫体内胰岛素类生长因子信号通路相关基因表达水平的影响
Conclusion
衰老是一个不可避免且不可逆转的过程。随着全球平均年龄中位数的迅速增长，需要更有效的策略来解决与老年有关的问题。随着不断的研究，研究人员发现饮食干预可能是改善健康和延长寿命的有效方法之一。
在本研究中，首次在体内检测了含有番茄红素和葡萄提取物的营养补充剂的抗衰老作用。该营养补充剂不仅能有效延长线虫抵抗氧化应激的寿命，还能提高其运动和繁殖能力。抗衰老作用的可能机制可能有两个方面：1）通过有效地抑制了氧化应激诱导的脂褐素和ROS的产生，延缓衰老；2）通过上调了SOD3、GST4和HSP16.2等关键基因的mRNA表达，延缓衰老。
作者简介
第一作者
谢瑶，女，博士，马德里理工大学(UPM)访问学者，现任北京东方红航天生物技术股份有限公司研发中心总经理，中国老年医学保健研究会现代医疗保健研究分会青年委员，中国医药卫生文化协会营养与特殊食品分会委员。先后承担国家自然科学基金及民用航天项目等科研课题，发表科研论文20余篇，申请各项专利30余项，授权专利26项。曾获2010年北京市怀柔区科技三等奖、2012年北京市怀柔区科技三等奖及2014年北京市怀柔区科技一等奖，北京市新技术新产品(服务)证书等多项荣誉。
通讯作者
梁阿新，现任北京理工大学生命学院研究所党支部书记，副研究员，硕士生导师，中国技术市场协会医疗器械科技创新专业委员会委员、中国毒理学会会员。Food Science and Human Wellness专辑共同主编、Interdisciplinary MEDICINE青年编委、Food & Medicine Homology青年编委。主要研究方向为生物医学分析与检测。主研了10余项国家级及省部级项目以及2项成果转化项目，与北京东方红航天生物技术股份有限公司、乐佳善优营养科技（北京）有限公司建立长期合作关系，实现产学研转化。先后在国际高水平期刊Science Advances，Food Chemistry，Sensors and Actuators B: Chemical等发表SCI论文20篇，申请国家发明专利10项；指导学生荣获了包括首届国际空间科学与载荷大赛唯一金奖（国际级）、第八届全国大学生生命科学竞赛（科学探究类）全国一等奖（国家级）、第九届北京市大学生生物学竞赛一等奖（省部级）、第九届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛省级二等奖（省部级）等奖项。
论文网址
https://www.sciopen.com/article/10.26599/FMH.2025.9420037