你的器官在偷偷变老？科学家发现人体内藏着两套“衰老计时器”

你知道吗？就在此刻，你的(de)(de)皮肤和心脏正以不同的节奏悄悄变老。想象一下，这两种不同的衰老(shuāilǎo)节奏就像你身体里同时运行的两种“衰老时钟”——一种(yīzhǒng)时钟的秒针(miǎozhēn)随着每一次细胞的快速分裂而滴答作响，记录着生长的痕迹，“皮肤时钟”便属于这一种；另一种时钟的时针(shízhēn)则缓慢移动，铭刻着长年累月辛勤工作带来的磨损，例如“心脏时钟”。

实际上，这种“不同步衰老”现象遍布我们身体的各个部分——有些器官似乎总比其他器官更早显现老态(lǎotài)。这究竟(jiūjìng)是为什么呢？

近日，中国科学院上海营养(yíngyǎng)与健康研究所李昕团队揭开了(le)这个谜团，相关研究成果发表在《自然·衰老》期刊。研究发现，我们身体(shēntǐ)的(de)“能量工厂”——线粒体内部编码了一套“双相分子时钟”，这意味着我们体内的细胞会通过两种截然不同(bùtóng)的模式记录时间的流逝，同时也解释了我们身体的不同器官为何会“异步衰老”。

线粒体时钟揭示器官异步衰老的奥秘 图片(túpiàn)来源：作者

科学侦探：追踪线粒体的(de)“衰老密码”

为了(le)揭示这两个截然不同的(de)衰老时钟，研究员展开了一项富有挑战的科学探索，如同侦探一般在细胞深处搜寻线粒体的衰老密码。

“案发现场”——线粒体基因组：线粒体非常独特，它(tā)们被认为是远古细菌与宿主细胞共生演化(yǎnhuà)的产物，自身拥有小小的环状 DNA，独立于细胞核 DNA 大家庭之外(zhīwài)。这赋予了其独有的特性，例如，线粒体 DNA 缺乏结构上与其紧密结合的蛋白质的保护，DNA 损伤修复的效率较低，导致它的突变率高达细胞核 DNA 的 100 到 1000 倍(bèi)。这种高突变率使得线粒体 DNA 就像精密(jīngmì)的光盘，记录着(zhe)生命(shēngmìng)历程中微小损伤的累积。

“破案(pòàn)工具”——罕见变异识别技术(jìshù)：这一技术就像(xiàng)“基因组放大镜”，可以精准定位发生突变的线粒体 DNA 区域。研究员选取了 838 名 20—70 岁的健康个体作为研究对象，通过对其 47 种不同组织(zǔzhī)（涵盖皮肤、心脏、大脑等）的高通量测序（一种检测DNA及其(jíqí)产物序列的技术）数据进行分析，实现了对线粒体 DNA 低频突变的深度挖掘。最(zuì)终，我们捕捉到仅存于小部分细胞的线粒体 DNA 的微小变化（这种现象称为线粒体 DNA 的异质性(yìzhìxìng)），并绘制出迄今最全面、系统的人体组织特异性(tèyìxìng)线粒体突变“衰老(shuāilǎo)图谱”。

科学发现：人体内的两套“衰老时钟(shízhōng)”

衰老并非一个简单且统一的(de)整体衰退过程，而是一个复杂的双轨演化(yǎnhuà)进程。线粒体“双相分子时钟”的提出，为我们理解这种复杂性以及(yǐjí)不同器官为何会呈现独特的衰老轨迹提供了全新视角。

实际上(shíjìshàng)，人体器官衰老方式的差异，反映了(le)其细胞内线粒体通过两种截然不同的途径积累(jīlěi)突变，而不同途径的选择(xuǎnzé)又在很大程度上取决于这些组织自身的功能特性。让我们以“双相分子时钟”为透镜，再来重新认识不同类型器官的衰老过程：

“快闪族”器官（如皮肤、消化道、肝脏等增殖性组织(zǔzhī)）：这些器官的(de)细胞会持续更新换代。研究表明，在每一代细胞分裂(xìbāofēnliè)过程中(zhōng)，线粒体 DNA 随机产生的复制错误会被传递下去，并在组织内不断积累。这就像一个电脑程序，每次更新（细胞分裂）时都会引入(yǐnrù)一些小 bug（突变），日积月累，这些 bug 不断增加，就可能导致功能故障，甚至“系统崩溃”（即组织功能障碍(gōngnéngzhàngài)或肿瘤发生）。这些随机产生且通常具有破坏性的突变持续累积(lěijī)，如同(rútóng)为这类器官的衰老进程装上了精密的“计时器”。

“长跑选手”器官(qìguān)（如心脏、大脑、肌肉等终末分化组织）：这些辛勤运作的(de)器官在发育成熟后基本不依赖细胞分裂(xìbāofēnliè)来进行自我维护。它们衰老的特征表现为突变主要集中在线粒体 DNA 的特定“热点”区域，尤其是线粒体 DNA 复制调控区域。这显然不同于整个电脑程序更新（细胞分裂）产生的 bug，更类似于 CPU 等高能耗区域（线粒体 DNA 复制调控区域）由于长期运行压力(yālì)（线粒体更新换代(gēngxīnhuàndài)及(jí) DNA 复制）而产生的特定“电路板烧蚀(shāoshí)”（热点突变）。这种(zhèzhǒng)“确定性损伤热点”模式，记录着这类器官高代谢活动(huódòng)积累的“磨损”。

线粒体 DNA 突变随衰老积累的两种模式 图片(túpiàn)来源：作者

此外，另一项有趣的(de)发现是，氧自由基（ROS）常常(chángcháng)被认为通过氧化损伤来驱动衰老，虽然 ROS 相关的损伤确实存在，尤其是在高能耗组织的特定损伤位点，但它并不会像(xiàng)其他类型的突变那样随着(suízhe)年龄的增长而在线粒体中累积(lěijī)。这(zhè)可能表明，我们的细胞拥有高效的机制来修复或清除这类损伤，或者与复制错误和热点突变相比，它造成的突变负荷并不突出。

线粒体时钟的(de)这种“双相性”就像一枚硬币的两面：增殖(zēngzhí)组织的“时间之熵”与代谢组织的“空间之损”。这种“双相”特性巧妙地统一了(le)衰老研究中两个(liǎnggè)曾被分别讨论的概念：“复制衰老”（与细胞分裂极限相关）和(hé)“代谢衰老”（与能量产生和损伤相关），共同构成了衰老的全景图谱。

未来(wèilái)已来：定制你的抗衰老方案

正如李昕研究员所说：“线粒体时钟”为(wèi)我们提供了一个新的(de)衰老研究工具，相当于为每个器官配备了专属时序相位的“衰老 GPS”。展望未来，我们或许(huòxǔ)能通过对特定标志物的精密分析，来评估各个器官的生物学年龄和衰老轨迹，有望在症状(zhèngzhuàng)出现之前就预测出患上衰老相关疾病的风险(fēngxiǎn)。

同时，理解不同器官的不同衰老方式，也(yě)为(wèi)制定靶向性(xìng)策略打开了思路。对于“快闪族”器官（如皮肤和肠道），未来的干预(gānyù)措施可能聚焦于提高 DNA 复制的保真度，或(huò)增强针对这些广泛突变的修复机制；对于“长跑选手”器官（如心脏和大脑），干预策略则可能包括保护(bǎohù)这些特定的脆弱位点，或更好地管理细胞能量需求以减少磨损。

这项研究揭示了“线粒体双相时钟”机制——就像为(wèi)人体装上了精密的(de)“衰老(shuāilǎo) GPS”，为我们理解和应对器官差异性衰老提供了一个强有力的全新框架。它不仅为我们提供了一个巧妙(qiǎomiào)的视角，得以窥见器官衰老的复杂过程，更重要的是为未来医学开辟了新路径。通过解读这些来自细胞(xìbāo)内部的“衰老密码”，我们有望开发出更早期的疾病预警(yùjǐng)方法，以及针对特定器官的精准干预策略。

这些“线粒体时钟”的(de)(de)滴答声，是身体向我们传递的重要(yào)信息，而科学家们正在学习如何破译它的含义，以期最终实现健康老龄化的美好(měihǎo)愿景。这项研究的终极目标并非追求长生不老，而是要实现“老而不衰”，让人类在延年益寿(yánniányìshòu)的同时，拥有更健康的身体、更高的生活质量。

作者丨王振国 中国科学院上海营养与(yǔ)健康研究所