在生命科学领域，衰老机制及延缓衰老的研究一直是热门话题。随着人们对健康长寿的追求日益增加，寻找能够干预衰老进程的有效物质成为众多科研人员的目标。此前研究发现，亚精胺（Spermidine，SPD）作为一种天然存在于所有细胞中的多胺，在真核细胞生存中不可或缺，且补充 SPD 可延长酵母、线虫、果蝇、小鼠及人类培养细胞的寿命，其延寿作用被认为与诱导自噬（一种细胞成分的周转过程）有关。同时，线粒体功能障碍被普遍认为是衰老进程的主要驱动因素之一，影响着细胞的能量供应、氧化还原平衡等重要生理过程。
然而，目前对于 SPD 发挥延寿作用是否依赖线粒体功能正常并不明确。若线粒体功能障碍确实是众多疾病和衰老的关键因素，那么 SPD 能否在这一背景下发挥积极作用，还是会产生不良影响，亟待研究。基于此，美国加利福尼亚大学欧文分校（University of California, Irvine）的研究人员开展了相关研究，该研究成果发表在《Biogerontology》上。
研究人员主要运用了基因编辑技术（CRISPR/Cas9）、细胞培养技术、多种分子生物学检测技术（如 RT-PCR 检测基因表达、ATP 检测、线粒体 DNA 含量检测等）以及寿命测定技术（如测定酵母的 chronological lifespan，CLS） 。
研究结果如下：
- SPD 缩短 ρ0酵母寿命：研究人员用溴化乙锭（Ethidium bromide，EtBr）处理酵母，使其失去线粒体 DNA（mtDNA），获得 ρ0细胞。结果发现，SPD 不仅无法延长 ρ0酵母的 CLS，反而缩短其寿命，且这种毒性在 BY4741、S288C、W303 等菌株中存在，但在 D273 - 10B 菌株中未出现，说明 SPD 的毒性受遗传因素影响。
- SPD 毒性与自噬相关：研究人员推测 SPD 毒性可能源于诱导自噬消耗 ATP，影响 ρ0细胞存活。实验发现，SPD 和 EtBr 共同作用下，ATG8 基因表达下调，而 ATG33 基因表达不受影响。敲除 ATG8 基因可消除 SPD 的毒性，敲除 ATG33 基因后 SPD 仍有毒性，表明自噬在 SPD 对 ρ0细胞的毒性作用中起重要作用，但线粒体特异性自噬并非关键因素。
- SPD 对 ATP 水平、代谢和线粒体含量的影响：SPD 处理的 ρ0细胞 ATP 水平进一步降低，但在 ATG8 和 ATG33 缺陷细胞中，SPD 处理后 ATP 水平显著升高，且 SPD 在 ATG33 缺陷细胞中仍缩短寿命，说明低 ATP 水平并非 SPD 毒性的驱动因素。此外，SPD 虽会影响培养基 pH 值，但并非通过缓冲 pH 来延长寿命。同时，SPD 对酵母线粒体含量和 mtDNA 水平无明显影响。
- SPD 与氧化应激：有研究表明 SPD 可能通过产生超氧自由基（O2-）产生毒性。实验中，用百草枯（Paraquat，PQ）处理酵母细胞以检测其对 O2-的耐受性，结果显示 BY4741 ρ0细胞对 PQ 耐受性较好，SPD 无明显影响；而 D273 - 10B ρ0细胞中，SPD 似乎使细胞对 PQ 更敏感，但总体结果不支持 SPD 毒性是由过量氧自由基产生所致。
- 线粒体复合物 III 缺陷导致 SPD 毒性：酵母线粒体基因组编码呼吸链复合物 III、IV、V 的亚基，研究人员通过基因敲除和抑制剂处理探究单个复合物缺陷对 SPD 毒性的影响。发现破坏复合物 III（如敲除 CYT1 基因或用抗霉素 A 抑制复合物 III）可导致 SPD 毒性，而敲除 COX6 或 ATP1 基因（分别影响复合物 IV 和 V）、NDE1 和 NDE2 基因（编码酵母的 NADH 脱氢酶）后，SPD 仍能延长寿命；敲除 SDH2 基因（影响复合物 II）后，SPD 不再有毒性，但也无法延长寿命，表明 SDH 活性与 SPD 的延寿和毒性作用均相关。
研究结论和讨论部分指出，SPD 在 ρ0细胞中的毒性是一个复杂的现象，与线粒体复合物 III、自噬、复合物 II 及三羧酸循环（TCA cycle）等均有关系。不同酵母菌株对 SPD 的反应差异显著，这为 SPD 用于人类抗衰老的安全性提供了警示。由于 SPD 是一种可轻易获取的膳食补充剂，人们在使用时应充分考虑个体遗传差异，避免潜在危害。未来研究可进一步扩大样本范围，利用基因组分析和基因定位技术精准识别影响 SPD 毒性的基因，为 SPD 在抗衰老领域的合理应用提供更坚实的理论基础。
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