卡路里限制模擬活性關聯衰老

從進化最早的階段開始，生物為了在妥協的條件（例如食物耗盡或環境壓力）下生存，已經要面對感知和環境變化帶來的挑戰。另一方面，人類的過度飲食引發多種疾病，令壽命縮短。上述情況直到近年才開始被真正理解。探索延緩皮膚衰老的全新策略，把熱量限制模擬活性應用到化妝品上。

熱量限制被設計為一種實驗的工具，此實驗比較了沒有控制食量（自由採食）的動物和食物攝入量減少30%-50%的動物，用於研究能量攝入量在真核生物（最初研究對象為老鼠）上的影響。進一步研究在酵母，老鼠和類人猿中進行，結果證實了攝取適當營養的情況下，日常熱量攝入減少30%能顯著地延長壽命和改善健康。這個概念獲得熱烈的關注，成為被廣泛認可的 延緩衰老跡象和延長壽命的機制。

人們對這種現象背後的生化機制進行了深入研究。熱量限制的長壽效應似乎是由營養和能量的通路來控制。與這通路關聯的分子/基因包括胰島素/胰島素樣生長因子-1（IGF-1）,營養感測器哺乳動物雷帕黴素標靶（MtoR）和ATP的水平下降激活蛋白激酶（AMPK）等。營養與ATP的水平下降令胰島素的生成減少，胰島素/IGF-1接收器不會被活化，下調了整個胰島素IGF-1通路和mTOR基因，上調AMPK(AMPK能直接激活FOXO轉錄因子)。最後，位於下游的叉形頭轉錄因子FOXO被激活。FOXO轉錄因子控制細胞對不同類型的壓力，通過激活多個基因來促進細胞存活，這些基因涉及DNA修復，排毒機制，細胞周期進程，細胞凋亡抑制等。在正常的營養條件下，胰島素/IGF-1通路令FOXO處於不活躍的狀態。

其它影響FOXO的重要因素還有KLOTHO基因，2005年，KUROSU與合作的團隊發現，和正常小鼠相比，敲除了KLOTHO基因的老鼠出現了加速老化的癥狀（如皮膚外觀衰老）；相反，KLOTHO基因過度表達的小老鼠比對比組活得更長（+31%）。Klotho作為一個抗衰老基因，當過度表達時可延長壽命。而表達受阻時就會加速老化。Klotho基因能編譯2種蛋白：跨膜型Klotho蛋白和分泌型Klotho蛋白，跨膜型Klotho蛋白的作用是成纖維生長因子FGF23的協同受體，而分泌型Klotho蛋白則作為一種荷爾蒙，可通過抑制胰島素/IGF-1通路中IGF-1接收器的自動磷酸化來活化FOXO。總括來說，分泌型Klotho蛋白透過熱量限制通路來啟動整個長壽機制。

解決方案

極地雪藻是單細胞藻類，在冬眠期間以紅色孢子的形式生長在雪地下，到了春天，休眠的孢子才萌發，病釋放出較小的綠色鞭毛藻細胞，然後細胞游向雪地表面並在哪裡繁殖，為了活得更久，綠色鞭毛藻細胞的後台會再次轉變成紅色孢子，直到明年夏天。由於它們棲息在極端的環境，雪藻已經發展了一系列適應的方法。反應在它的多種二次代謝物上，色素（胡蘿蔔素，蝦青素）、生物聚合物、抗凍糖蛋白，應急修飾劑和具有滲透活性的氨基酸及糖類。

研究表明極地雪藻能夠強烈促進Klotho基因的基因表達，同時提升蛋白I和蛋白III的基因表現，能明顯降低基質金屬蛋白酶I和III的過度基因表達。通過胰島素刺激人體角質細胞的測試發現，它可以上調AMPK，從而活化FOXO。