一种简单的营养物质可能通过恢复维持细胞运行的"发电厂"来逆转衰老细胞。来源：Shutterstock
随着人们年龄增长，其细胞逐渐变得效率低下，难以产生能量并应对不断变化的需求。科学家长期以来一直知道，线粒体（常被称为细胞的"发电厂"）在这一衰退过程中起着核心作用。现在，德国耶拿的莱布尼茨衰老研究所(FLI)的研究人员确定了一个重要贡献因素：一种称为磷脂酰胆碱的膜脂。
研究结果显示，磷脂酰胆碱水平降低会减少线粒体的灵活性，加速与年龄相关的退化。研究人员还发现，通过饮食补充磷脂酰胆碱有助于恢复衰老实验生物体中的线粒体功能。这些结果表明，生物衰老的某些方面可能比之前认为的更具可调整性。
线粒体在衰老中的重要性
衰老研究中最大的问题之一是为什么人们随着时间推移会逐渐失去能量和活力。
线粒体最为人所知的是为细胞功能产生所需能量，但现在科学家了解到它们的作用远不止于此。这些结构还帮助协调细胞内的通信，支持适应变化的条件，并调节许多对生命至关重要的过程。它们为运动、生长和组织修复提供所需能量。
尽管已知线粒体性能会随年龄增长而下降，但这种逐渐退化的背后原因一直不清楚。
膜脂的关键作用
多年来，研究人员怀疑线粒体内遗传损伤是其衰退的主要原因。然而，发表在《自然通讯》上的一项新研究指出了另一个重要因素。
由FLI的玛丽亚·埃尔莫拉耶娃博士领导的国际研究团队发现，线粒体网络的紊乱与膜成分的变化有关。该发现的核心是一种称为磷脂酰胆碱的物质，它是生物膜中最丰富的脂质之一。
磷脂酰胆碱有助于膜保持灵活性，并能在需要时重新组织。这种灵活性对于线粒体融合特别重要，这是一个将单个线粒体连接起来形成互连网络的过程。
这些网络使细胞能够共享和分配包括能量分子、代谢产物、DNA和信号化合物在内的关键成分。通过保持连接，线粒体可以更有效地平衡资源并替换受损部分。
研究人员发现，磷脂酰胆碱的产生会自然随年龄下降。随着水平下降，线粒体膜变得越来越碎片化和功能失调。
当研究团队在年轻蠕虫中禁用与磷脂酰胆碱产生相关的基因时，线粒体迅速开始呈现出通常在年老动物中看到的特征。更引人注目的是，给蠕虫喂食磷脂酰胆碱或其前体胆碱，仅在两天内就恢复了更年轻的线粒体结构。
"我们自己都惊讶于这种分子对线粒体的结构、连接性和功能影响如此之大，"该研究的第一作者特蒂亚娜·波利耶扎耶娃博士解释道。
衰老如何破坏细胞能量网络
看似微小的生化变化可能会在整个细胞中产生广泛影响。
在健康条件下，线粒体形成一个高度动态的网络，能够根据不断变化的能量需求进行调整。随着衰老的进展，该网络变得越来越不稳定和低效。
"你可以将整个系统想象成一个精细分支的电网，随着年龄增长而逐渐受损：连接中断，电流停滞，"该研究的主要作者玛丽亚·埃尔莫拉耶娃博士解释道。
"虽然能量生产仍在继续，但它变得效率低下且不可持续，能量无法再灵活分配。"
结果，细胞失去了科学家所说的代谢可塑性，即快速适应变化能量需求的能力。这种适应性不仅对单个细胞重要，对组织和整个器官系统也至关重要。降低的代谢灵活性越来越被认为是衰老的标志，并与糖尿病等疾病相关。
从蠕虫到人类数据
为了研究所涉及的机制，研究人员结合了多种不同方法。
该研究包括在线虫秀丽隐杆线虫中的实验、使用人类细胞培养的调查以及对大量临床数据集的分析。研究团队检查了蛋白质组学和脂质组学谱、遗传变异、基因活性以及人类不同衰老阶段的代谢功能。
通过整合这些数据集，研究人员能够将实验室模型中观察到的分子变化与人类中发现的模式联系起来。实验验证和对蠕虫的全身分析有助于揭示逐渐发生的分子变化与更广泛的衰老过程之间的直接联系。
关于衰老展开的新线索
结果表明，线粒体衰老不仅由积累的遗传损伤驱动，还由与年龄相关的脂质生产变化驱动。
这扩展了当前对线粒体为何随时间变得效率低下的理解，并强调膜脂动态是衰老过程中的另一个重要因素。
该研究还揭示，衰老可能以不同阶段发生，而不是作为一个连续过程。根据数据，细胞首先经历应激抵抗下降和蛋白质稳态（负责维持蛋白质稳定性的系统）的紊乱。随后是代谢变化，表观遗传改变则较晚出现。
研究人员还观察到脂质代谢中的性别特异性差异。人类代谢组学数据显示，女性在更年期前后磷脂酰胆碱水平的相对下降最为明显。
"这一观察特别值得注意，因为它与许多女性报告能量水平显著下降和持续疲劳开始的时间相吻合，"埃尔莫拉耶娃博士补充道。
饮食能否帮助减缓细胞衰老？
也许最重大的发现是一些与年龄相关的线粒体变化似乎可以逆转。
当在较老的秀丽隐杆线虫中提高磷脂酰胆碱水平时，线粒体网络变得更加稳定，能量产生得到改善。结果表明，有针对性的代谢干预可能有助于保持细胞功能并延长健康衰老期。
"我们的工作表明，线粒体衰老和更广泛的系统性衰老至少在一定程度上是可调节的。如果我们了解潜在的过程，我们也许能够采取有针对性的对策，"埃尔莫拉耶娃博士总结道。
需要进一步研究以确定这些发现是否能转化为人类疗法。然而，营养的作用特别引人注目，因为某些膳食补充剂可能有助于支持晚年细胞健康。
研究人员指出，即使在中年或老年时期引入，磷脂酰胆碱补充仍然有效。总体而言，这些发现将注意力从衰老仅仅是不可逆转衰退的观点转向该过程的某些方面可以被影响的可能性，为促进健康衰老开辟了新途径。
消息来源：
材料由莱布尼茨衰老研究所—弗里茨·利普曼研究所(FLI)提供。注：内容可能为了风格和长度而编辑。
参考文献：
Tetiana Poliezhaieva, Yuting Li, Prerana Shrikant Chaudhari, Ulas Isildak, Pol Alonso-Pernas, Isabela Santos Valentim, Fengting Su, Lilia Espada, Melike Bayar, Li Fu, Andreas Koeberle, Handan Melike Dönertaş, Maria A. Ermolaeva. Aging-associated decline of phosphatidylcholine synthesis is a malleable trigger of natural mitochondrial aging. Nature Communications, 2026; 17 (1)
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