公共卫生和医学的进步使人们比以往任何时候都活得更长。然而，这些额外的岁月往往受到健康不佳的影响，而非活力充沛。虽然衰老不可避免，但它大大增加了许多慢性疾病的风险，包括癌症、糖尿病和阿尔茨海默病。
理解为何衰老经常与疾病相伴是细胞与发育生物学助理教授克里斯·伯克维茨（Kris Burkewitz）实验室的核心研究重点。他的团队正在研究是否有可能将衰老的生物过程与疾病发展分离开来，目标是帮助人们在晚年保持更健康的状态。为此，该实验室研究细胞如何组织其内部结构（称为细胞器），以及这些结构的变化如何影响细胞功能、新陈代谢和疾病风险。
细胞适应衰老的新方式
在最近发表在《自然·细胞生物学》杂志上的一项研究中，伯克维茨和他的同事描述了一种新发现的细胞应对衰老的方式。他们的研究表明，细胞会主动重塑内质网（ER），这是细胞内最大且最复杂的结构之一。内质网并不会保持静态，而是随着生物体年龄增长而经历受控的重塑过程。
研究团队发现，这种重塑是通过一种称为内质网自噬（ER-phagy）的过程发生的。在内质网自噬过程中，细胞会选择性地分解内质网的特定区域。将内质网自噬确定为衰老过程的一部分，表明它有朝一日可能成为针对年龄相关疾病的药物靶点，包括神经退行性疾病和代谢性疾病。
超越细胞组件，关注细胞组织
"许多先前的研究记录了不同细胞机器的水平如何随年龄变化，而我们则专注于衰老如何影响细胞在复杂内部结构中安置和组织这些机器的方式，"伯克维茨说。
细胞功能的好坏不仅取决于它包含哪些分子工具，还取决于这些工具的排列方式。伯克维茨将细胞比作生产许多复杂产品的工厂。即使生产所需的每台机器都存在，效率也取决于将这些机器放置在正确的位置和顺序上。"当空间有限或生产需求变化时，工厂必须重新组织其布局以生产正确的产品，"伯克维茨说。"如果组织崩溃，生产就会变得非常低效。"
内质网在细胞组织中扮演着核心角色。它形成了一个由片层和管状结构组成的广泛网络，有助于产生蛋白质和脂质，同时也作为细胞其余部分的结构框架。尽管其重要性，科学家们此前对内质网结构如何随动物年龄变化的理解有限。
在活体生物中可视化衰老细胞
"我们不仅仅为衰老之谜添加了一块拼图——我们发现了一个尚未被触及的完整部分，"该研究的第一作者、2025年博士埃里克·多纳休（Eric Donahue）说。多纳休是医学科学家培训计划的医学生，他在伯克维茨实验室完成了他的博士研究，研究内质网自噬、内质网重塑和衰老。
为了观察内质网如何随时间变化，研究团队使用了新的基因工具以及先进的光学和电子显微镜技术。他们研究了活的秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans），这是一种在衰老研究中广泛使用的模式生物。这些线虫是透明的，寿命短，使科学家能够直接观察完整动物体内随年龄增长而发生的细胞变化。
随着年龄增长，内质网内部发生哪些变化
研究人员发现，衰老细胞显著减少了与蛋白质生产相关的"粗面"内质网的数量。相比之下，与脂质或脂肪生产更密切相关的内质网管状形式仅略有减少。这种模式与衰老的众所周知的特征相一致，例如维持健康蛋白质的能力下降以及导致新组织中脂肪积累的代谢变化。然而，需要进一步研究来确认直接的因果关系。
该研究还表明，内质网自噬在衰老过程中重塑内质网方面发挥着积极作用。重要的是，内质网自噬与寿命相关，这表明它直接促进更健康的衰老，而不仅仅是反映细胞衰退。
衰老研究的下一步
伯克维茨实验室计划继续研究不同内质网结构如何在细胞和整个生物体水平上影响新陈代谢。因为内质网有助于组织细胞内的许多其他成分，理解其重塑如何影响更广泛的细胞环境将是下一步的关键。"内质网的变化在衰老过程中相对较早发生，"伯克维茨说。"这一发现最令人兴奋的含义之一是，它可能是后续事件的触发因素之一：功能障碍和疾病。"
如果研究人员能够确切地确定是什么引发了这些早期的内质网变化，他们可能能够预防导致年龄相关疾病的事件链。
愿我们所有人长寿健康！感谢科学。
深入研究
论文"内质网重塑是衰老的特征并依赖于内质网自噬"于2026年2月发表在《自然·细胞生物学》杂志上。
该研究是与范德堡大学细胞与发育生物学副教授杰森·麦克古恩（Jason MacGurn）、生物化学助理教授安德鲁·福克曼（Andrew Folkmann）、分子生理学和生物物理学助理教授拉斐尔·阿罗约·德里戈（Rafael Arrojo e Drigo）以及生物科学副教授劳伦·杰克逊（Lauren Jackson）的实验室合作进行的，还包括来自密歇根大学和加州大学圣地亚哥分校的合作者。
本工作得到了美国国家衰老研究所、美国国家普通医学科学研究所以及格伦医学研究基金会/美国衰老研究联合会的资金支持。
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