五岁娃比一岁娃更年轻?哈佛教授揭秘生命最年轻时刻,人体器官竟也有“快慢档”_风闻
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编者按
前不久,派派重温了经典影片《本杰明·巴顿奇事》,片中的主人公一出生就带着皱纹、满头白发,像个“老人婴儿”。随着时间流逝,他的身体开始反其道而行,逐渐返老还童,电影的特效使本杰明的逆老化过程显得异常真实。
现在如果告诉你,这种“返老还童”的特异功能可能真实存在,而且每个人都会经历,你敢相信吗?
Vadim Gladyshev教授是哈佛大学布莱根妇女医院首席研究员,氧化还原领域的先驱人物,衰老生物标志物联盟的核心构建者。他的实验室发现,小鼠的胚胎发育期间出现了生理年龄逆转,并且在早期人类发育的体外模型数据也存在同样的现象。
近期,一则关于“胚胎逆龄实验”的采访报道新鲜出炉,美国著名记者Ashlee Vance对Gladyshev教授进行了一场深度访谈,不仅提到了“返老还童事件”,还探讨了人体多个“衰老时钟”的存在,一起来看看Gladyshev教授怎么说?
本文编译出处:
https://www.corememory.com/p/when-aging-actually-begins-vadim-gladyshev

Q
您对衰老的理解是什么?
A
当下的科学家对衰老的理解完全不一样,研究衰老的方式也五花八门。首先,我们需要搞清楚衰老的本质,因为有时我甚至不知道大家说的衰老到底指什么。
有些人认为衰老就是死亡几率增加,有些人认为衰老是一种功能性衰退,另一群人说:“不,功能是可以改变的,比如锻炼就能改善你的肌肉功能”。对我来说,衰老其实是一种“损伤积累”,比如细胞内的DNA、蛋白质和脂质等分子会逐渐积累损伤。


Q
在长寿和衰老领域充满了争议和荒诞的说法,是否给您的工作带来了困难?
A
作为科学家,我们必须保持批判性思维,对新发现保持质疑态度,并且要求实验必须具备可控性、可重复性和验证性。这个领域确实充满了未知,而有些人却从中牟利,他们兜售产品,夸大研究结果,还有人本身对衰老知之甚少,却还轻易地写文章,伪装成专家。
但鉴于这个领域本身的不稳定性和争议性,任何观点都可能被质疑。在这种情况下,我们确实需要更多元化的观点,而不应轻易压制新想法——哪怕这意味着可能会出现夸大其词的情况。
目前这个领域有像Bryan Johnson这样缺乏科学性的生物极客,也有一些过于挑剔的科学家,虽然我并不同意他们的观点,但不可否认,他们都为这个领域带来了必要的多样性。

图注:Vadim Gladyshev教授与SENS研究基金会的Aubrey de Grey教授曾经就“损伤修复理论”展开过一场辩论

Q
您的学生Alex Trapp曾提到,受精卵最初并不是“零岁”状态,而是从父母身上继承了一些“衰老包袱”。那么,关于人类胚胎在子宫内第3周会重新变得年轻的想法,到底是怎么来的呢?
A
首先,我们要区分两种细胞:生殖细胞(精子和卵子)和体细胞(构成生物体的非生殖细胞)。19世纪末,德国科学家August Weismann提出了一个观点:生殖细胞是“永生”的,而体细胞会衰老。他认为,生殖细胞不能衰老,否则下一代出生时就会继承父母的衰老状态,变得更老。
但我们的逻辑是,生殖细胞其实也会衰老,因为它们也是活细胞,必然会积累损伤。虽然有些损伤可以被清除,但总体来说,这些损伤还是会积累,所以生殖细胞也会“变老”。

图注:在胚胎发育过程中,端粒先延长再缩短,生理年龄呈U形变化,先下降后上升[1]
后来我们的试验结果也证实了这一猜想,我们将衰老时钟应用于小鼠的早期胚胎,观察到当卵子和精子结合形成受精卵时,受精卵的“年龄”最初很低,但略高于零,然后逐渐下降,这说明受精卵形成后,会先有一个“复原过程”,把之前积累的一些“老化痕迹”清除掉,这个过程发生在小鼠胚胎发育的第6~8天左右。
**对于人类来说,这个时间点相当于生命的第三周,这也是人类生命中生物年龄最低的时刻。**在此之前,胚胎阶段更像是一个准备阶段,细胞会经历损伤清除、生长发育、端粒延长、表观基因组被重塑的过程,一旦这个过程完成,有机体的衰老就正式开始了。

不过,这种方法也有一个局限性:我们用的衰老时钟是基于成年期的数据训练出来的,严格来说,我们不能100%确定这些时钟是否适用于胚胎期。所以,这仍然是一个模型,目前还尚未有定论,但很多实验结果都指向了这一结论。
Q
你们在老鼠身上做过测试,有在人类身上做过吗?
A
这就有点困难了,因为我们不能随意在人类身上做实验。有一个所谓的“14天规则”,规定我们只能对14天以内的胚胎进行研究,之后的实验就要被禁止了。而人类的这个最低生物年龄阶段,刚好是在第三周,正是不允许试验的时期。
不过两年前就有政策说要把人类胚胎研究的审批权下放到地方委员会,但到现在我也没看到任何相关研究开展。我觉得这挺危险的,因为社会还没准备好接受人类胚胎实验。


Q
没有试验,您怎么确定人类的最低生物年龄是在第三周?
A
因为小鼠的发育阶段和人类的特定阶段是对应的,小鼠胚胎发育到第7到第8天时,相当于人类胚胎的第三周。我们也有关于早期人类发育的体外模型数据,确实观察到了生物年龄下降的现象。
不仅仅是衰老,对我来说,更重要的是有机体生命也是从那一刻开始的。
这一点大家看法各异,有些人认为有机体生命是在受孕的那一刻开始,还有些人觉得可能是在第一次心跳、第一次神经元活动,或者孩子出生的时候。

图注:人体的胚胎发育过程

Q
现在学术界有很多量化衰老的工具,您认为衰老时钟的准确度如何?
A
有些时钟是通过预测未来死亡率来衡量的,还有些是通过衡量功能衰退或衰老速度来设计的,我认为只要衰老时钟设计得当,就可以量化生物年龄。我有时会问那些认为衰老就是死亡风险增加的人:“一岁的孩子和五岁的孩子,谁更老?”他们肯定会说:“五岁的孩子更老。”
但从他们对衰老的定义来看,这其实说不通。因为五岁的孩子死亡风险更低,患癌症、糖尿病、心脏病等各种慢性病的风险也更低,身体机能也更好,这样看来,五岁的孩子反而应该更“年轻”。
反过来,如果我们从身体损伤的积累、生活中负面因素的累积来理解衰老的话,那五岁的孩子显然比一岁的孩子更老。这就说明,死亡率其实并不是衡量衰老的最好指标。

图源:DunedinPoAm时钟对面部衰老的预测[2]

Q
说到量化衰老,具体量化的是什么?
A
其实,衰老时钟是一个很复杂的体系,它既涵盖了衰老本身,也包含了其他各种因素,很难把它们完全拆分开来。想想看,从20岁到老年的这段时间,一切都在变化:死亡率在增加,身体功能在下降,损伤也越积越多,但关键在于,生物体不仅仅是被动地变老,它还会主动出击。
比如,身体在积累损伤的同时,也会激活一套保护机制,而这些保护机制本身也有年龄的痕迹。所以,当我们试图找出生物标志物来量化衰老时,这些保护机制也会被算进去。
还有一个棘手的问题是,衰老在生物体内是不同步的,不同的细胞、器官衰老速度都不一样。当我们用一个通用的时钟去量化衰老时,很难捕捉到这种差异,尤其是在人类身上,因为大多数样本只能从血液中获取。

图注:人体全身系统中可能存在多个“时钟”[3]

Q
目前有关于量化不同器官的最新研究吗?
A
前段时间,斯坦福大学的Tony Wyss-Coray教授做了一项研究,量化了不同器官的衰老情况。
我们都知道,血浆中的蛋白质来自身体的各个部位,比如肝脏、大脑、肾脏等。Tony的想法是,通过这些蛋白质的来源来构建衰老的生物标志物,虽然他没有直接称它们为“时钟”,但本质上是通过这些蛋白质来评估特定器官的衰老程度。
Tony发现,不同人的器官衰老速度是不一样的,有些人肝脏衰老得更快,有些人是大脑,还有些人是肾脏,我觉得这一发现非常有意思。

图注:根据英国生物库中的血浆蛋白质组学数据估计器官特异性生物年龄[4]

Q
您最近也发表了一项不同器官衰老的研究,是基于相同的人类数据集吗?
A
是的,我们的实验也是基于英国生物银行的数据集,但数据集更大,表型数据也更精准,涵盖了超过53000名参与者,其中大约10%的人已经去世,所以我们能够用这些数据来训练针对特定器官的“死亡时钟”,并将它们与疾病、职业、饮食、药物等因素联系起来,结果非常有趣。
比如,痴呆症患者的大脑显示出加速衰老的迹象,但他们的其他器官,比如肝脏、动脉或肾脏,看起来反而更“年轻”。再比如,慢性阻塞性肺病患者的肺部显示出加速衰老的迹象,但其他器官并没有这种变化。
还有心脏病、肾脏病、糖尿病等疾病,这些疾病往往和多个器官的加速衰老有关。比如,一个患有心脏病的人,可能不仅心脏衰老得更快,其他器官也可能受到影响。

图注:基于血浆蛋白的器官特异性衰老和死亡模型[5]
此外,我们还发现,饮酒会导致多个器官加速衰老,但动脉却是个例外,有时动脉甚至可能更“年轻”。
问题的关键在于,衰老并不是“齐头并进”的,我们需要的时钟,不仅要能捕捉衰老的本质,还要将这种细微差异给精准捕捉出来。现在通过分析血浆,我们能大致摸清几个主要器官和系统的衰老情况,但还有很多其他器官的衰老状态,暂时还摸不透。

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参考文献
[1]Gladyshev, Vadim N.(2021). The Ground Zero of Organismal Life and Aging. Trends in Molecular Medicine, 27(1), 11-19. doi:10.1016/j.molmed.2020.08.012
[2]https://blog.trudiagnostic.com/biological-aging-dunedinpoam/
[3]Nie, Chao et al.(2022).Distinct biological ages of organs and systems identified from a multi-omics study.Cell Reports, 38(10), 110459. doi: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.110459
[4]Hamilton Se-Hwee Oh, ….Tony Wyss-Coray.(2024). Plasma proteomics in the UK Biobank reveals youthful brains and immune systems promote healthspan and longevity. bioRxiv, 597771. doi: https://doi.org/10.1101/2024.06.07.597771
[5]Goeminne, Ludger J.E. et al.(2024). Plasma protein-based organ-specific aging and mortality models unveil diseases as accelerated aging of organismal systems. Cell Metabolism, 37(1), 205 - 222.e6. doi: 10.1016/j.cmet.2024.10.005

