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AKG(α-酮戊二酸)怎么就成为抗衰界得“新星”了!

今年5月,在《Cell》杂志上,由芬兰和美国学者共同发表的一篇综述性文章“Mitochondria at the crossroads of health and disease”,系统性讨论了线粒体在人体健康和疾病中的关键性作用。紧接着6月的《Nature》杂志子刊《Nature Reviews Molecular And Cell Biology》中,由80多位来自美国国立卫生研究院SenNet联盟的细胞衰老领域的专家联合撰写发表了一篇有关细胞衰老标志物的文章,文章中也明确指出线粒体功能障碍是细胞衰老的标志性特征之一。
线粒体的重要作用之一是能量转化,为细胞的各种生命活动提供动力。今天的主角正是参与线粒体能量转换过程中的重要一员——AKG。

1. AKG简介

AKG的全名是α-酮戊二酸,它是三羧酸(TCA)循环中的限速中间体,在细胞能量代谢中起着至关重要的作用。在细胞代谢中,AKG的生成和分解参与多种代谢途径。在TCA循环中,AKG在AKG脱氢酶的作用下脱羧为琥珀酰辅酶A和CO2,AKG脱氢酶是TCA循环的关键控制点。此外,AKG还可以通过异柠檬酸脱氢酶(IDH)催化的氧化脱羧反应从异柠檬酸生成。AKG也可以通过谷氨酸脱氢酶的氧化脱氨反应生成,可以作为吡哆醛磷酸依赖性转氨反应的产物生成,其中谷氨酸是常见的氨基供体。
AKG转化过程

AKG转化过程

 

在衰老阶段,AKG会不足,因此有必要补充膳食补充剂AKG。研究表明,AKG从小肠上段的吸收明显优于从远端部分。并且低pH值、Fe 2+和/或 SO4 2− 离子可增强 AKG的吸收。AKG的寿命较短,可能依赖于内细胞和肝脏中的快速代谢。超过 60% 的肠内AKG以不同形式穿过肠道,并没有被100%氧化为谷氨酰胺和谷氨酸。在肠细胞中,AKG被转化为脯氨酸、亮氨酸和其他氨基酸。

2. AKG与运动支持

作为谷氨酸和谷氨酰胺的前体,AKG 是胃肠道细胞的中心代谢燃料。有研究表明,谷氨酰胺和精氨酸可以间接转化为 AKG,通过激活多种信号通路和调节小鼠模型中的肠道菌群来调节肠道先天免疫。并且AKG 可以减少蛋白质分解代谢并增加蛋白质合成,从而增强骨骼肌中的骨组织形成,并可用于临床应用。比如,AAKg(精氨酸α-酮戊二酸盐)被认为可增加一氧化氮的产生,从而在阻力训练过程中导致血管舒张,并增强肌肉形成作用。还有研究表明,AKG 治疗在保持骨量以及降低绝经后女性的骨转换方面具有潜在用途。

AKG治疗产品案例

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3. AKG的抗衰之路   

2014年,《Nature》杂志上发表了一篇关于AKG的研究性文章,结果显示,TCA循环中间体AKG可使成年秀丽隐杆线虫的寿命延长约 50%。这也正式开启了AKG作为抗衰老物质的研究之路。
2019年的《Aging》杂志上也发表了AKG可通过抑制 mTOR 和激活 AMPK从而延长果蝇的寿命。
2020年9月在《Cell》杂志的子刊《Cell Metabolism》上发表的两篇文章,则很好的证明了AKG在哺乳动物小鼠身上得到的研究进展,实验表明,在中年小鼠的饮食中补充α-酮戊二酸钙(CaAKG)可提高小鼠的存活率、降低发病率并降低虚弱性,并且可抑制雌性小鼠的慢性炎症以及诱导T细胞分泌IL-10(与年龄增长呈负相关)。
2021年的《Aging》杂志发表了关于服用AKG补剂(主要物质为α-酮戊二酸钙)的回顾性分析文章,分析了42名(男性28名和女性14名,平均年龄约为63岁)服用AKG补剂的个体的DNA甲基化年龄,平均服用时间为7个月。在基线和补充剂治疗结束时进行了DNA甲基化检测。结果显示,个体的生物衰老平均减少了8岁。
目前食品级AKG是最主要的细分产品,占据大约65%的市场份额,例如新加坡公司的Rejuvant®AKG补剂产品,特别采用了他们特有的LifeAKG™原料,该原料解决了AKG结构中存在两个羧基(水溶液酸性强,容易引起胃肠道不适的问题),并且其AKG纯度高达98%。
Rejuvant®AKG补剂产品

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4. AKG抗衰机制

线粒体ATP合酶是几乎所有活细胞能量代谢中重要的普遍存在的酶。它是细胞能量代谢的关键能量载体。Chin等人提供的证据表明,AKG延长寿命需要ATP合酶β亚基,并且依赖于下游的雷帕霉素靶标(TOR)。他们发现AKG抑制ATP合酶,导致秀丽隐杆线虫和哺乳动物细胞中的ATP含量降低、氧消耗减少、自噬增加,类似于ATP合酶2(ATP-2)的敲低。综合考虑,他们推断AKG可能主要通过靶向ATP-2来延长寿命。
          
此外,已证明饥饿的酵母和细菌以及人体在体力运动后AKG水平会生理性增加。AKG增加的生化基础可以通过饥饿引起的糖异生来解释,这种糖异生会激活肝脏中的谷氨酸连接转氨酶,从而产生来自氨基酸分解代谢的碳。许多研究结果也表明,AKG是介导饥饿/饮食限制延长寿命的关键代谢物。

5. AKG使用法规

AKG在美国已获得FDA批准,可以作为膳食补充剂销售。
              
在我国,GB 2760-2024表B.3允许使用的食品用合成香料名单中,我们发现了α-氧代戊二酸的身影,而它也正是AKG(Alpha-Ketoglutarate)的中文别名。这也就意味着与很多抗衰老补剂原料不同,AKG是允许使用的食品添加剂原料
          
到目前为止,有关于AKG抗衰老的人体实验仍然缺乏,这颗“新星”能否冉冉升起,还有待时间的考验。

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