科學家發現了細胞老化的一個隱藏的、可逆的原因

他們的研究結果表明，低水平的磷脂酰膽鹼會降低粒線體的可塑性，加速與年齡相關的衰退。研究人員還發現，透過飲食提供磷脂醯膽鹼有助於恢復老化實驗室生物體的粒線體功能。研究結果表明，生物老化的某些方面可能比之前想像的更容易改變。

為什麼粒線體對老化很重要？

老化研究中最大的問題之一是為什麼人們會隨著時間的推移而失去精力和活力。

粒線體以產生細胞運作所需的能量而聞名，但科學家現在意識到它們的作用遠不止於此。這些結構還有助於協調細胞內通訊，支持對不斷變化的條件的適應，並調節許多生命必需的過程。它們提供運動、生長和組織修復所需的能量。

儘管眾所周知，粒線體的表現會隨著年齡的增長而下降，但這種逐漸下降背後的原因仍不清楚。

膜脂的主要作用

多年來，研究人員一直懷疑粒線體內的遺傳損傷是其惡化的主要原因。然而，一項新研究發表在 自然通訊 它指出了另一個重要因素。

由 FLI 的 Maria Ermolaeva 博士領導的國際研究小組發現，粒線體網絡的破壞與膜組成的變化有關。發現的核心是磷脂醯膽鹼，它是生物膜中發現的最豐富的脂質之一。

磷脂醯膽鹼有助於膜保持柔韌性並能夠在需要時重組。這種靈活性對於粒線體融合尤其重要，粒線體融合是單一粒線體融合在一起形成互連網絡的過程。

這些網絡允許細胞共享和分配重要成分，包括能量分子、代謝產物、DNA 和信號化合物。透過保持連接，粒線體可以平衡資源並更有效地取代受損部分。

研究人員發現，磷脂醯膽鹼的產生隨著年齡的增長而自然減少。隨著水平降低，粒線體膜變得越來越破碎和功能失調。

當研究團隊禁用幼蟲中參與磷脂醯膽鹼產生的基因時，它們的粒線體很快就開始與老年動物中常見的粒線體相似。更令人驚訝的是，給蠕蟲餵食磷脂酰膽鹼或膽鹼，短短兩天內就恢復了更年輕的粒線體結構。

研究的第一作者 Tetiana Polisaeva 博士解釋說：“我們對這種分子對粒線體結構、連接性和功能的影響如此之大感到驚訝。”

衰老如何破壞細胞電網

看似微小的生化變化可能會對整個細胞產生廣泛的影響。

在健康條件下，粒線體形成一個高度動態的網絡，不斷適應不斷變化的能量需求。隨著年齡的增長，這個網路變得越來越不穩定，效率也越來越低。

該研究的主要作者瑪麗亞·埃爾莫拉耶娃博士解釋說：“你可以將整個系統想像成一個精細分支的電力網絡，隨著時間的推移，它會變得越來越損壞：連接被切斷，電流停止。”

“雖然能源生產仍在繼續，但其效率和可持續性變得較低，而且能源不再能夠靈活分配。”

結果，細胞失去了科學家所說的代謝可塑性，也就是它們快速適應不斷變化的能量需求的能力。這種適應性不僅對單一細胞很重要，而且對整個組織和器官系統也很重要。人們越來越認識到，代謝靈活性下降是老化的標誌，也與糖尿病等疾病有關。

從蠕蟲到人體數據

為了研究所涉及的機制，研究人員結合了幾種不同的方法。

該研究包括線蟲實驗 線蟲感染使用人類細胞培養進行研究並分析大規模臨床數據集。研究小組檢視了人類老化不同階段的蛋白質和脂質譜、遺傳多樣性、基因活性和代謝功能。

透過整合這些資料集，研究人員能夠將實驗室模型中觀察到的分子變化與人類中發現的模式關聯起來。線蟲的實驗驗證和全身分析有助於揭示漸進性分子變化與更廣泛的衰老過程之間的直接聯繫。

關於老化如何發生的新線索

結果表明，粒線體老化不僅是由累積的遺傳損傷驅動的，也是由年齡相關的脂質產生變化所驅動的。

這擴展了目前對粒線體效率為何隨時間下降的理解，並強調膜脂動力學是老化過程中的另一個重要因素。

該研究還表明，老化可能發生在不同的階段，而不是一個連續的過程。根據數據，細胞首先會經歷壓力抵抗力的下降和蛋白質穩態的紊亂，蛋白質穩態是負責維持蛋白質穩定性的系統。隨後發生代謝變化，隨後出現表觀遺傳學變化。

研究人員也觀察到脂肪代謝的性別差異。人類代謝數據顯示，女性在更年期前後磷脂醯膽鹼水平相對下降最為明顯。

埃爾莫拉耶娃博士補充說：“這一觀察結果特別值得注意，因為恰逢許多女性報告能量水平顯著下降並出現持續疲勞的時期。”

飲食可以幫助延緩細胞老化嗎？

也許最重要的發現是粒線體中一些與年齡相關的變化似乎是可逆的。

當老年人磷脂醯膽鹼水平升高時 線蟲粒線體網路變得更加穩定，能量生產也得到改善。結果表明，有針對性的代謝幹預措施可能有助於維持細胞功能並延長健康老化。

「我們的工作表明，粒線體老化和更廣泛的全身老化至少部分是可以改變的。如果我們了解潛在的過程，我們也許能夠採取有針對性的對策，」Ermolaeva 博士總結道。

需要更多的研究來確定這些發現是否可以用於人類治療。然而，營養的作用特別有趣，因為一些補充劑可能有助於支持晚年的細胞健康。

研究人員指出，即使在中年或老年服用磷脂醯膽鹼補充劑仍然有效。總體而言，這些發現將人們的注意力從「老化只是一種不可逆轉的衰退」這一觀點轉移到了影響這一過程某些方面的可能性，為促進健康老化開闢了新的視野。