隱藏的細胞過程可能導致衰老和疾病

細胞和發育生物學助理教授 Chris Burkowitz 領導的實驗室的一個主要重點是了解為什麼衰老通常與疾病相關。他的團隊正在研究是否有可能將衰老的生物過程與疾病的發展分開，目的是幫助人們在以後的生活中保持健康。為此，實驗室研究細胞如何組織其內部結構（稱為細胞器），以及這些結構的變化如何影響細胞功能、新陳代謝和疾病風險。

適應衰老的新方法

在最近發表的一項研究中 正常細胞生物學博科維茨和同事描述了一種新發現的細胞應對衰老的方式。他們的研究表明，細胞會重塑內質網（ER），這是細胞內最大、最複雜的結構之一。隨著生物體年齡的增長，內質網不會保持靜止，而是會進行受控的重塑。

研究小組發現這種重塑是通過一種稱為內質網自噬的過程發生的。在內質網吞噬過程中，細胞選擇性地降解內質網的特定區域。內質網自噬被鑑定為衰老過程的一部分，這表明它有一天可能成為針對年齡相關疾病（包括神經退行性疾​​病和代謝疾病）的藥物的靶點。

超越細胞部分，關注細胞組織

博科維茨說：“雖然之前的許多研究已經記錄了不同細胞機器的水平如何隨著年齡的增長而變化，但我們關注的是衰老如何影響細胞在其複雜的內部結構中容納和組織這些機器的方式。”

細胞功能的好壞不僅取決於它所包含的分子工具，還取決於這些工具的排列方式。博科維茨將細胞比作生產許多複雜產品的工廠。即使生產所需的所有機器都存在，效率也取決於將這些機器放置在正確的位置並按正確的順序。 “當空間有限或生產要求發生變化時，工廠必須重新組織佈局以生產正確的產品，”博科維茨說。 “如果組織崩潰，生產就會變得非常低效。”

ER 在這個細胞組織中發揮著核心作用。它們形成了廣泛的片狀和管狀網絡，有助於產生蛋白質和脂質，同時也充當細胞其餘部分的結構框架。儘管內質網的結構很重要，但科學家此前對內質網結構如何隨著動物年齡的變化了解有限。

可視化活體中的衰老細胞

“我們不僅為老化難題添加了一塊，而且還發現了整個部分甚至沒有被觸及，”埃里克·多納休博士說。 ’25，該研究的第一作者。 Donahue 是醫學科學家培訓項目的醫學生，並在 Burkowitz 的實驗室完成了博士研究，研究內質網吞噬、內質網重塑和衰老。

為了觀察內質網如何隨時間變化，研究小組使用了新的遺傳工具以及先進的光學和電子顯微鏡。他們研究了活的秀麗隱桿線蟲，這是一種成熟的衰老研究模式生物。這些蠕蟲是透明的，壽命很短，使科學家能夠直接觀察健康動物隨著年齡的增長而發生的細胞變化。

隨著年齡的增長，急診室內會發生什麼變化？

研究人員發現，衰老細胞顯著減少“原始”內質網的數量，即與蛋白質生產相關的形式。相比之下，與脂質或脂質的產生密切相關的內質網的管狀形狀僅略有退化。這種模式與已知的衰老特徵一致，例如維持健康蛋白質的能力下降以及導致新組織中脂肪積累的代謝變化。然而，需要更多的研究來確認直接的因果關係。

研究還表明，內質網吞噬在衰老過程中內質網重塑中發揮著積極作用。重要的是，內質網吞噬與人類壽命有關，這表明​​它直接有助於健康老齡化，而不是簡單地逆轉細胞衰退。

衰老研究的下一步是什麼

伯克維茨實驗室計劃繼續研究不同的內質網結構如何影響細胞和整個生物體水平的新陳代謝。由於內質網有助於組織細胞內的許多其他組件，因此了解其重塑如何影響更廣泛的細胞景觀將是下一步的關鍵。 “應急網絡的變化發生在老齡化過程中相對較早的時期，”博科維茨說。 “這一點最令人興奮的影響之一是，它可能是後來發生的事情的催化劑之一：功能障礙和疾病。”

如果研究人員能夠準確確定導致內質網這些早期變化的原因，他們也許能夠阻止導致與年齡相關疾病的一系列事件。

祝我們所有人健康長壽！謝謝你，科學。

深入挖掘

論文《ER重塑是衰老的一個特徵，依賴於ER吞噬》發表。 正常細胞生物學 2026 年 2 月。

這項研究是與范德比爾特大學細胞和發育生物學副教授 Jason McGurn、生物化學副教授 Andrew Folkman、分子生理學和生物物理學副教授 Rafael Araujo y Drigo 和生物科學副教授 Lauren Jackson 的實驗室以及密歇根大學和加州大學聖地亞哥分校的合作者合作進行的。

這項工作得到了國家老齡化研究所、國家普通醫學科學研究所和格倫醫學研究基金會/美國老齡化研究聯合會的資助。