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)(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”——一种时钟的秒针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；另一种时钟的时针则缓慢移动，铭刻着长年累月辛勤工作带来的磨损，例如(lìrú)“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(yǒuxiē)器官似乎总比其他器官更早显现老态。这究竟是(shì)为什么呢？

近日(jìnrì)，中国科学院上海营养与健康研究所李昕团队揭开了这个谜团，相关研究成果发表在《自然·衰老》期刊(qīkān)。研究发现，我们身体的“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(xìbāo)会通过两种截然不同的模式记录时间的流逝，同时也解释(jiěshì)了我们身体的不同器官(qìguān)为何会“异步衰老”。

线粒体时钟揭示器官异步衰老的奥秘 图片来源：作者(zuòzhě)

科学(kēxué)侦探：追踪线粒体的“衰老密码”

为了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(zhēntàn)一般在细胞深处搜寻线粒体的衰老密码。

“案发现场(ànfāxiànchǎng)”——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(sùzhǔ)细胞共生演化的(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(zhè)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(bǎohù)，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。这种高突变率使得(shǐde)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”——罕见变异识别技术(jìshù)：这一技术就像“基因组放大镜”，可以精准(jīngzhǔn)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(zǔzhī)（涵盖皮肤、心脏、大脑等）的高通量测序（一种检测DNA及其产物序列(xùliè)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(chēngwéi)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“衰老图谱(túpǔ)”。

科学发现：人体内的两套“衰老(shuāilǎo)时钟”

衰老并非一个简单且统一的整体衰退过程，而是一个复杂的双轨演化(yǎnhuà)进程。线粒体“双相分子时钟(shízhōng)”的提出，为我们理解这种(zhèzhǒng)复杂性以及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(de)(de)差异，反映(fǎnyìng)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)）：这些器官的细胞会持续更新换代。研究表明，在(zài)每一代细胞分裂(xìbāofēnliè)过程中，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(diànnǎo)程序，每次更新（细胞分裂）时(shí)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(qiě)通常具有破坏性的突变持续累积，如同为这类(zhèlèi)器官的衰老进程(jìnchéng)装上了精密的“计时器”。

“长跑选手”器官（如(rú)心脏、大脑、肌肉等终末分化组织）：这些(zhèxiē)辛勤运作的器官在发育(fāyù)成熟后基本不依赖细胞分裂来进行(jìnxíng)自我维护。它们衰老的特征表现(biǎoxiàn)为突变主要集中在线粒体 DNA 的特定“热点(rèdiǎn)”区域(qūyù)，尤其是线粒体 DNA 复制调控(tiáokòng)区域。这显然(xiǎnrán)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（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，记录着这类器官高代谢活动积累的“磨损”。

线粒体 DNA 突变随衰老积累的两种模式 图片来源：作者(zuòzhě)

此外，另一项有趣的发现是，氧自由基（ROS）常常被认为通过氧化损伤来(lái)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(dàn)它并(bìng)不会像其他(qítā)类型的突变(tūbiàn)那样随着年龄的增长而在线粒体中累积。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(cuòwù)和热点突变相比，它造成的突变负荷并不突出。

线粒体时钟的这种“双相性”就像一枚硬币的两面：增殖组织的“时间之(zhī)熵”与代谢(dàixiè)组织的“空间之损”。这种“双相”特性巧妙(qiǎomiào)地统一了衰老研究中两个曾被分别(fēnbié)讨论的概念：“复制衰老”（与细胞分裂(xìbāofēnliè)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(wèilái)已来：定制你的抗衰老方案

正如李昕(lǐxīn)研究员所说：“线粒体时钟”为我们提供了一个新的(de)(de)衰老(shuāilǎo)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，有望在症状出现之前就预测出患上衰老相关疾病的风险。

同时，理解(lǐjiě)不同器官的不同衰老方式，也为制定靶向性策略打开了思路。对于“快闪族”器官（如皮肤和肠道），未来的干预措施可能聚焦于提高 DNA 复制的保真度(bǎozhēndù)，或增强针对这些(zhèxiē)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(bāokuò)保护这些特定的脆弱(cuìruò)位点，或更好地管理(guǎnlǐ)细胞能量需求以减少磨损。

这项研究揭示了(le)(le)“线粒体双相时钟”机制——就(jiù)像为(wèi)人体装上了精密的“衰老 GPS”，为我们(wǒmen)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(cèlüè)。

这些(zhèxiē)“线粒体时钟”的滴答声(dīdáshēng)，是身体向我们传递的重要信息(xìnxī)，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(jiànkāng)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(érshì)要实现“老而不衰”，让人类在延年益寿的同时，拥有更健康的身体、更高的生活质量。

作者丨(gǔn)王振国 中国科学院上海营养与健康研究所