芳香烃受体（AhR）是细胞质中的 “关键指挥官”，在细胞增殖、免疫反应、肠道内稳态以及异生物质解毒等众多生理过程中都有它忙碌的身影。过去，人们发现一些能与 AhR 紧密结合的异生物质，如二噁英、二苯并呋喃和联苯等，激活 AhR 后会引发一系列毒理学反应，甚至导致肿瘤发生。近年来，从商业产品、果蔬中又发现了许多低亲和力的 AhR 激动剂，它们在不同代谢疾病中发挥着多样的生理功能。在胃肠道里，肠道细菌对饮食中的色氨酸进行代谢，产生的吲哚及其衍生物，如吲哚 - 3 - 醛（IAld）、吲哚乙酸（IAA）、吲哚 - 3 - 丙酸（IPA）、吲哚乳酸（ILA）、吲哚丙烯酸（IA）和吲哚 - 3 - 乙醛（IAAld），都是 AhR 的内源性配体，对增强宿主免疫力和维持代谢稳态意义重大。已有研究表明，微生物群产生 AhR 配体的能力下降，会破坏肠道屏障功能和 AhR 激动剂活性，进而促使高血压、糖尿病、肥胖等代谢综合征的发展。而且，AhR 信号通路的紊乱和色氨酸代谢异常与神经退行性疾病、心血管疾病等年龄相关疾病也紧密相连。有研究提出，共生微生物群产生的吲哚能延长包括秀丽隐杆线虫、果蝇和小鼠等多种生物的健康寿命，但对寿命的影响还需进一步探究。对野生型和 AhR 基因敲除小鼠的对比队列研究发现，AhR 缺乏会使小鼠出现明显的过早衰老表型，伴有早期炎症、空间记忆受损、血糖稳态失衡以及免疫系统崩溃。基于 AhR 与寿命之间的这种紧密联系，研究人员大胆推测，内源性配体激活 AhR 或许对延长寿命有益。

Sirtuins（SIRTs）是一类进化上高度保守的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD⁺）依赖的蛋白质去乙酰化酶，在众多代谢通路中发挥着调节作用，与衰老相关疾病也有着千丝万缕的联系。其中，SIRT2 作为一种组蛋白去乙酰化酶，在大多数细胞周期中主要存在于细胞质，而在 G2/M 期转换和有丝分裂期间会转移到细胞核，并与染色质功能相关。SIRT2 能催化组蛋白 H4K16 的去乙酰化，助力 DNA 复制和修复。此外，SIRT2 调节剂还能抑制脂多糖刺激产生的肿瘤坏死因子 - α（TNF - α），从而减轻神经炎症。过往研究显示，Sirt2 基因敲除会显著加剧老年小鼠的心脏肥大和纤维化，而 SIRT2 过表达则能通过激活肝脏激酶 B1（LKB1） - AMPK 通路，有效改善衰老相关的心脏肥大。不仅如此，SIRT2 过表达或补充 NAD⁺前体烟酰胺单核苷酸（NMN），还能通过诱导有丝分裂检查点激酶 BubR1，显著延长小鼠寿命。尽管 AhR 和 SIRT2 都参与衰老过程，但它们在衰老过程中的信号联系却一直是个 “未解之谜”。

进一步研究发现，果蝇衰老过程中，乳杆菌属的相对丰度与吲哚代谢物（如 IAA、ILA、吲哚和 IALD）浓度呈正相关。为了验证乳杆菌与 IAA 的关系，研究人员用两种乳杆菌对果蝇进行定植实验，并定量检测吲哚代谢物水平。结果显示，定植植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌后，果蝇肠道内乳杆菌的丰度显著增加，植物乳杆菌还能提高 IAA 水平。此外，研究人员通过抗生素处理获得无菌果蝇，发现其 IAA 水平比野生型果蝇显著降低，而定植植物乳杆菌后，乳杆菌和 IAA 水平又有所上升，这充分表明 IAA 来源于乳杆菌。
2. 补充 IAA 通过 AhR 延长果蝇寿命：鉴于微生物群源 AhR 配体与果蝇衰老密切相关，研究人员接着探究不同剂量的 IAA 处理对果蝇寿命的影响。实验结果令人惊喜，补充 IAA（0、1、10 和 100 μM）能以剂量依赖的方式显著延长 w¹¹¹⁸果蝇的寿命。与野生型果蝇相比，AhR 突变体果蝇（Dmel\ss¹）的寿命明显缩短，在实验培养条件下存活时间不足 45 天。补充 50 μM 的 IAA 能使 w¹¹¹⁸果蝇寿命延长约 15%（约 10 天），但对 AhR 突变体果蝇的寿命却没有显著影响。而且，补充 IAA 并不会明显干扰 w¹¹¹⁸果蝇的食物摄入量和体重。

为了探究 AhR 和 IAA 补充对果蝇健康寿命的影响，研究人员对 30 天龄的野生型和 AhR 突变体果蝇进行处理后，检测它们的饥饿抵抗能力、氧化应激能力和肠道脆弱性。结果发现，野生型老年果蝇在抵抗饥饿和氧化应激方面明显强于 AhR 突变体果蝇。补充 IAA 能显著增强野生型老年果蝇的饥饿和氧化应激抵抗能力，但对 AhR 突变体果蝇却没有这种效果。通过 Smurf 检测（一种评估肠道屏障完整性的方法，检测亮蓝染料从肠道泄漏情况）发现，AhR 突变会使果蝇肠道脆弱性明显增加，而 IAA 处理能显著降低野生型果蝇的肠道通透性，但对 AhR 突变体果蝇无效。用 3% 葡聚糖硫酸钠（DSS）处理后，w¹¹¹⁸果蝇的肠道屏障受到显著破坏，补充 IAA 后有所改善，而 AhR 突变体果蝇的肠道屏障完整性被严重破坏，补充 IAA 也无法显著改善。
3. 补充 IAA 促进 Sirt2 表达：接下来，研究人员深入探究补充 IAA 激活 AhR 改善果蝇寿命和健康寿命的潜在机制。对老年果蝇的转录组分析显示，补充 IAA 会富集许多与炎症相关的通路（如 Toll 样和 NF - κB 通路）以及衰老相关的信号通路，如 FOXO、PI3K - Akt 通路，还会影响氨基酸和脂肪酸代谢。值得注意的是，补充 IAA 能显著上调老年果蝇中去乙酰化酶 Sirt2 的 mRNA 水平，同时下调雷帕霉素靶蛋白（TOR）和 TORC1 复合物蛋白 Raptor 的表达。有趣的是，与野生型果蝇相比，AhR 突变体果蝇的 Sirt2 在 mRNA 和蛋白质水平上表达都低得多，补充 IAA 后，w¹¹¹⁸果蝇的 Sirt2 表达显著上调，而 AhR 突变体果蝇却没有明显变化。

为了进一步研究 AhR 对 Sirt2 基因的靶向作用，研究人员通过染色质免疫沉淀（ChIP）实验分析了与 AhR 结合的 Sirt2 基因 DNA 片段。免疫沉淀后的 DNA 经 qPCR 扩增和定量，结果显示，在琼脂糖凝胶上观察到 Sirt2 启动子的 PCR 产物显著下调，AhR 突变后，Sirt2 启动子在 AhR 识别的基因组 DNA 片段中的比例也明显下降。通过 JASPAR 数据库模拟，研究人员发现 Sirt2 启动子从 - 2000 bp 到 + 10 bp 至少有三个与 AhR 蛋白相互作用的结合位点。为了实验验证这一发现，研究人员构建了包含 - 2000/+10 bp Sirt2 启动子的同源报告基因载体，并转染到 HEK 293T 细胞中。结果表明，AhR 基因敲低细胞的荧光素酶活性低于野生型细胞，补充 IAA 能显著提高 Sirt2 报告基因活性，但在 AhR 基因敲低细胞中却没有明显变化。
4. 激活 AhR 调节果蝇衰老相关代谢通路：转录组分析还发现，补充 IAA 能显著增加果蝇的 DNA 修复过程，同时抑制葡聚糖代谢、脂质分解代谢、氨基酸分解代谢和免疫系统相关过程，参与脂肪酸、氨基酸和糖代谢的基因也明显下调。为了验证这些代谢变化，研究人员采用基于核磁共振（NMR）的代谢组学技术，对野生型和 AhR 突变体果蝇在补充 IAA 前后的代谢谱进行比较筛选。通过一系列二维 NMR 光谱对果蝇代谢物进行 NMR 信号归属后，对¹H NMR 数据进行多变量统计分析，结果显示，补充 IAA 后，w¹¹¹⁸果蝇体内的氨基酸（β - 丙氨酸和甲硫氨酸）和琥珀酸盐水平显著降低。AhR 突变会使果蝇体内脂肪酸和一些氨基酸（如 β - 丙氨酸、赖氨酸、肌氨酸、2 - 氧代异戊酸和酪氨酸）水平显著升高，而补充 IAA 对 AhR 突变体果蝇的这些代谢物水平没有明显影响，尤其是雄性果蝇。

研究人员进一步利用靶向气相色谱 - 质谱（GC - MS）代谢组学技术，检测老年果蝇补充 IAA 后总脂肪酸水平的组成变化。结果发现，补充 IAA 能显著上调野生型果蝇体内单不饱和脂肪酸（MUFAs，如 C14:1、C16:1 和 C18:1n9c）和某些多不饱和脂肪酸（PUFAs，如 C18:2n6c、C20:2、C20:3n6 和 C20:3n3）的水平。
5. SIRT2 是 AhR 激活介导果蝇长寿所必需的：既然 AhR 激活能延长果蝇寿命，那么 Sirt2 在这一过程中扮演着怎样的角色呢？研究人员利用 Sirt2 RNA 干扰（RNAi）和 Sirt2 突变体（Sirt2^{5B - 2 - 35}）果蝇，在补充 IAA 和不补充 IAA 的情况下进行实验。结果发现，补充 IAA 能延长 Act5c - gal4/+ 果蝇的寿命，但 Sirt2 基因敲低和突变体果蝇在补充 IAA 后，寿命与对照组相比没有显著变化。这表明，SIRT2 是补充 IAA 激活 AhR 介导果蝇长寿过程中不可或缺的因素。

AhR 在不同疾病中的功能十分复杂，在肿瘤发生和肥胖、糖尿病、衰老等代谢综合征中表现出明显差异。由于其在介导宿主免疫和代谢稳态方面的重要作用，AhR 已被认为与衰老及年龄相关疾病有关。本研究中，通过 NMR 代谢组学发现，整体 AhR 突变的果蝇由于生理代谢高度活跃，寿命缩短，这与之前的队列研究结果一致，说明 AhR 缺乏会导致小鼠出现明显的过早衰老表型。AhR 作为配体激活的转录因子，不同类型的 AhR 配体，包括内源性和外源性配体，甚至同一类配体，都可能以不同方式调节 AhR 活性，进而引发不同的病理生理反应。因此，AhR 活性就像一把 “双刃剑”，其产生的细胞反应既可能有害，也可能有益，这取决于 AhR 配体和其他未知因素。

在众多 AhR 配体来源中，饮食中的色氨酸经肠道细菌代谢产生的吲哚代谢物，这类典型的 AhR 配体，已被证实与代谢紊乱有关。本研究发现，老年果蝇在衰老过程中，肠道微生物群组成发生显著改变，尤其是乳杆菌属下调，同时 AhR 配体（如吲哚、ILA、IAA 和 IALD）减少。类似的结果在小鼠粪便样本和代谢综合征患者中也有观察到，这使得 AhR 成为抗衰和改善代谢紊乱的潜在靶点。实际上，补充微生物色氨酸代谢物（如吲哚、IAA、IPA）和罗伊氏乳杆菌菌株，已被证明能通过恢复受损的 AhR 活性和调节肠道屏障功能，改善炎症性肠病（IBDs）和饮食诱导的肥胖等代谢疾病的症状。值得注意的是，近期有研究报道，共生微生物群产生的吲哚能延长秀丽隐杆线虫、果蝇和小鼠的健康寿命，但对寿命的影响不明显。而本研究中发现，作为吲哚衍生物的 IAA，能以剂量依赖的方式延长果蝇寿命，还能有效改善老年果蝇的健康状态，增强其对饥饿和氧化应激的抵抗力，降低肠道通透性，这些看似矛盾的结果还需要进一步深入研究。

从机制上讲，补充 IAA 激活 AhR 能成功刺激果蝇体内 SIRT2 在 mRNA 和蛋白质水平的表达，从而抑制下游 TOR 信号通路以及相关的脂肪酸和氨基酸代谢途径。之前有研究表明，SIRT2 缺乏会通过抑制 AMPK（与 LKB1 结合，LKB1 是 AMPK 的主要上游激酶），加剧衰老相关的心脏肥大。还有研究报道，SIRT2 过表达能通过诱导雄性小鼠中的检查点激酶 BubR1，延长寿命。此外，热量限制（CR）能有效延长果蝇和啮齿动物的寿命，同时显著提高 NAD⁺和 SIRT2 水平。虽然这些研究都表明 SIRT2 具有延长寿命的作用，但 SIRT2 基因敲除或突变是否会缩短寿命，以及 AhR 和 SIRT2 在衰老过程中的关系仍有待进一步明确。在本研究中，补充 IAA 激活的 AhR 能直接结合到 Sirt2 启动子上，诱导 Sirt2 表达，通过抑制老年果蝇的 TOR 信号级联反应延长寿命。而 SIRT2 基因敲低和突变体果蝇在补充 IAA 后，寿命延长效果不明显，这充分说明 SIRT2 是补充 IAA 激活 AhR 诱导果蝇长寿过程中的关键介质。

众所周知，降低 TOR 信号至少在一定程度上是调节寿命延长的关键因素。近期研究表明，饮食限制（DR），尤其是饮食氨基酸限制，能通过下调果蝇肠道干细胞微环境中的 TORC1 活性，延长寿命，维持肠道内稳态，确保长寿。本研究中，AhR 突变体果蝇的总脂肪酸和氨基酸水平明显高于野生型果蝇，这可能是 AhR 突变导致寿命缩短的原因之一。补充 IAA 使野生型果蝇的脂肪酸和氨基酸水平显著下降，这与抑制 TORC1 活性一致，进一步证实了补充 IAA 通过激活 AhR 延长果蝇寿命。有趣的是，补充 IAA 能显著提高果蝇体内不饱和脂肪酸（UFAs）的水平，从而增强其抗氧化和抗炎能力，对果蝇的健康状态十分有益。值得注意的是，AhR 突变体果蝇在补充 IAA 后，TOR 相关代谢通路和寿命与对照组相比没有明显变化，这表明 AhR 是补充 IAA 调节果蝇寿命延长的关键介质。

综上所述，本研究揭示了 AhR 和 SIRT2 之间的新联系，为果蝇寿命调节机制提供了新的见解。微生物群从色氨酸产生 AhR 配体（如吲哚代谢物）的能力下降，会导致果蝇衰老过程中肠道屏障功能受损和代谢通路紊乱。补充产生 IAA 的细菌或直接补充 IAA，能通过激活 AhR 介导的 SIRT2 信号通路，抑制 TOR 相关代谢途径，显著延长果蝇寿命。这表明，作为内源性 AhR 配体的吲哚衍生物 IAA，有望成为果蝇衰老过程中的一种潜在抗衰剂。AhR 介导的 Sirt2 信号通路在果蝇寿命延长中的作用，可能对哺乳动物也具有一定的参考价值，值得进一步深入研究。