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)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(xiàng)你身体里同时运行(yùnxíng)的两种“衰老时钟”——一种时钟的秒针随着每一次(yīcì)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(shǔyú)这一种；另一种时钟的时针则缓慢移动，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(wǒmen)身体的各个部分——有些器官似乎总比其他器官更(gèng)早显现老态。这究竟是为什么呢？

近日，中国科学院上海营养与(yǔ)健康研究所李昕团队揭开(jiēkāi)了这个谜团，相关研究成果发表在(zài)《自然·衰老》期刊。研究发现，我们身体的(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的模式记录时间(jìlùshíjiān)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(qìguān)异步衰老的奥秘 图片来源：作者

科学侦探(zhēntàn)：追踪线粒体的“衰老密码”

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

“案发现场”——线粒体基因组：线粒体非常(fēicháng)独特，它们被认为是远古(yuǎngǔ)细菌与宿主(sùzhǔ)细胞共生演化的(de)(de)产物，自身拥有小小的环状 DNA，独立于细胞核 DNA 大家庭之外。这赋予了其独有(dúyǒu)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。这种(zhèzhǒng)高突变率使得线粒体 DNA 就像精密的光盘，记录着生命历程中微小损伤的累积。

“破案工具”——罕见变异(biànyì)识别技术(jìshù)：这一技术就像“基因组(jīyīnzǔ)放大镜”，可以精准定位(dìngwèi)发生突变的(de)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（涵盖皮肤、心脏、大脑等）的高通量测序（一种检测(jiǎncè)DNA及其产物序列的技术）数据进行分析(fēnxī)，实现了对线粒体 DNA 低频突变的深度挖掘。最终，我们(wǒmen)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），并绘制出迄今最全面、系统的人体组织特异性线粒体突变“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整体(zhěngtǐ)衰退过程，而是一个复杂的双轨(shuāngguǐ)演化进程。线粒体“双相分子时钟”的提出，为我们理解这种复杂性以及不同器官为何会呈现独特(dútè)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，反映了其细胞内线粒体通过两种截然不同的途径积累突变，而不同途径的选择又在很大程度上取决于这些组织(zǔzhī)自身的功能特性。让我们(wǒmen)以“双相分子(fènzǐ)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(qìguān)（如皮肤、消化道、肝脏等增殖性组织）：这些器官的细胞会持续(chíxù)更新换代(gēngxīnhuàndài)。研究表明，在每一代细胞分裂过程中，线粒体 DNA 随机(suíjī)产生的复制错误会被传递下去，并在组织内不断积累。这就(jiù)像一个(yígè)电脑程序，每次更新（细胞分裂）时都会引入一些小 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”（即组织功能障碍或肿瘤发生）。这些随机产生且通常具有破坏性(pòhuàixìng)的突变持续累积，如同为这类器官的衰老进程装上(zhuāngshàng)了精密的“计时器”。

“长跑选手”器官（如心脏、大脑、肌肉等终末分化组织）：这些辛勤(xīnqín)运作的器官在(zài)发育成熟后基本不(bù)依赖细胞分裂来进行自我维护。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(rèdiǎn)”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(chéngxù)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(yóuyú)长期运行压力（线粒体更新换代及 DNA 复制）而产生的特定“电路板烧蚀”（热点突变）。这种“确定性损伤热点”模式，记录着这类(zhèlèi)器官高代谢活动(huódòng)积累(jīlěi)的“磨损”。

线粒体 DNA 突变随衰老(shuāilǎo)积累的两种模式 图片来源：作者

此外，另一项有趣的发现是，氧自由基(zìyóujī)（ROS）常常被认为通过氧化损伤(sǔnshāng)来驱动衰老(shuāilǎo)，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(bìng)不会像其他类型的突变那样随着(suízhe)年龄的增长而(ér)在线粒体中累积。这可能表明，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(xìng)”就像一枚(yīméi)硬币的两面：增殖组织(zǔzhī)的“时间之熵”与代谢组织的“空间之损”。这种“双相”特性巧妙地统一了衰老(shuāilǎo)研究中两个曾被分别讨论的概念：“复制衰老”（与细胞分裂极限相关）和“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。

未来已来：定制(dìngzhì)你的抗衰老方案

正如李昕研究员所说：“线粒体(xiànlìtǐ)时钟”为我们提供了一个新的衰老(shuāilǎo)研究工具，相当于为每个器官配备了专属时序(shíxù)相位的“衰老 GPS”。展望未来，我们或许能通过(tōngguò)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。

同时，理解不同(bùtóng)器官的(de)不同衰老方式，也为制定靶向性策略打开了思路。对于“快闪族”器官（如(rú)皮肤和肠道），未来的干预措施可能聚焦(jùjiāo)于提高 DNA 复制的保真度，或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这些特定的脆弱(cuìruò)位点，或更好地管理细胞能量需求以减少(jiǎnshǎo)磨损。

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

这些“线粒体时钟(shízhōng)”的滴答声，是身体向我们(men)传递的重要信息，而科学家们正在学习如何破译它的含义，以期最终实现(shíxiàn)健康老龄化的美好愿景。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(shēnghuó)质量。

作者丨王振国 中国科学院上海营养与健康(jiànkāng)研究所