科技日報記者 陸成寬
衰老是身體多個器官和生物層面共同發生的退化過程,其深層分子機制一直是生命科學領域的一大未解之謎。
7月25日,我國科學家在《細胞》雜志發表了一項關于衰老的重要研究成果,他們利用超高靈敏度質譜技術和機器學習算法,繪制出一幅橫跨人類50年生命周期的蛋白質組衰老圖譜。尤其關鍵的是,研究首次證實血管系統是人體衰老的驅動中樞,它在生命早期就率先偏離年輕軌跡,并通過釋放特定信號,點燃全身衰老的烽火。
人體各器官是不是同步衰老?是否存在控制衰老的“總開關”?這些根本問題一直缺乏明確的科學答案。科學家們公認,衰老的一個關鍵標志是蛋白質穩態(即維持蛋白質正常工作的平衡系統)被打亂了。人體內有超過兩萬種蛋白質,它們是細胞的基礎,精密調控著生命活動。因此,系統地繪制人一生中蛋白質變化的“全景圖”,研究不同器官里蛋白質網絡如何隨年齡改變,對于找到衰老的真正原因和干預方法至關重要。
在這項研究中,中國科學院動物研究所劉光慧研究員團隊、國家生物信息中心張維綺研究員團隊、中國科學院動物研究所曲靜研究員團隊與四川大學華西醫院楊家印教授團隊,合作創建了涵蓋七大生理系統、13種關鍵組織的“蛋白質衰老時鐘”,首次從蛋白質的角度,清晰展現了不同器官衰老速度的顯著差異和動態變化。
研究發現,30歲左右是衰老的起點,腎上腺組織率先顯現衰老跡象,提示內分泌失調或為早期驅動力。同時,主動脈也開始出現穩態偏移,進一步確認了血管作為“衰老先鋒”的角色。到了45—55歲,衰老進程迎來一個關鍵轉折點,這時絕大多數器官內部的蛋白質組成會發生劇烈、爆發式的改變,標志著全身器官系統性衰老的加速。特別值得注意的是,主動脈在這個時期的變化最為猛烈,其釋放到血液中的衰老相關分泌因子的變化,與血液中蛋白質的整體變化高度同步,提示衰老相關分泌因子就像“信使”一樣,把衰老信號從主動脈傳播到了全身。
為了驗證血管是衰老“指揮中心”的假說,科研人員重點研究了血管釋放的關鍵衰老信號分子。研究結果證實了“衰老擴散”理論:局部衰老的組織(如血管)會釋放特定的信號分子,這些分子像信使一樣流到全身,驅動其他器官也跟著衰老。這從根本上改變了研究衰老的視角——從關注單個細胞內部,轉向了器官之間如何通過信號“對話”來傳遞衰老。
總的來說,這項研究結合了蛋白質大數據、人工智能和實驗驗證,首次提出了“蛋白質平衡崩壞—血管指揮中心”這一新模型,為理解全身如何衰老提供了全新框架。
接下來,科學家們將利用繪制的“蛋白質衰老地圖”,重點找出導致衰老的關鍵分子,并開發通過簡單血液檢測就能評估器官衰老程度的方法,以精準修復蛋白質平衡網絡,為未來對抗衰老、延長人類的健康壽命打下科學基礎。
(中國科學院動物研究所供圖)