从道教追求的“羽化登仙,长生不死”,到北欧神话中“青春女神伊顿与她的金苹果”,自古以来人们便对“长寿”有着无尽的向往,但多少追求长生的故事都以失败告终。即使到今天,科学家们仍在上下求索,想要弄清衰老的奥义。

衰老,通常是指有机体从成年期开始功能衰退的过程,是一个不可避免的、多阶段且渐进的过程。从机理上看,衰老过程主要归因于细胞、细胞器和大分子中随机损伤的逐渐积累,但损伤的具体机制仍未明了。

探索不断,追求不止。2022年12月,Cell重磅发布的

Hallmarks of aging: An expanding universe
揭开了衰老的12个标志物,包括:基因组不稳定性、端粒损耗、细胞衰老、细胞间通讯改变、生态失调等等。如果刺激这些标志物会加速衰老,而有针对性地干预则可以减速甚至逆转衰老。

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12大衰老标志物

近年来,针对衰老12大特征之一「细胞间通讯改变」的研究不断,而这种细胞、组织和器官之间的“沟通”往往离不开血液。事实上,血液中循环分子是衰老的主要促成因素,它们会导致组织交流受损,进一步引起衰老相关的退化发生。

基于此,科学家们开发了一种“返老还童”的方式——异体共生(heterochronic parabiosis)。在这种方式中,研究者会将两种不同年龄(一老一少)的血液循环系统连接在一起,形成个共享的循环系统。而来自年轻小鼠的血液,使得老年小鼠的大脑、心脏、肝脏、骨骼肌等等均恢复了活力。

听起来有点像“换血回春”?年轻血液中究竟存在着怎样的“返老还童”因子呢?

近日,来自南京大学生命科学学院团队发现了打开长寿“魔盒”的钥匙!研究者将来自年轻小鼠血浆的小细胞外囊泡(sEVs)静脉注射到老年小鼠体内,可使后者的寿命延长12.42%,并呈现出更为健康的状态,包括光泽度更高的毛发、更强的生育能力、更健康的代谢水准、更强的认知能力等等。

更惊人的是,注射sEVs使得“最长寿”的小鼠活到了1266天,相当于人类的120-130岁!

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doi: 10.1038/s43587-024-00612-4

首先,研究者搭建了2个月大的幼年和20个月大的老年雄鼠模型,并从血浆中纯化出sEVs。将200μl的幼年sEVs静脉注射进老年雄性小鼠体内,每微升含1.80μg总蛋白,每周一次,直至死亡;对照组注射的是相同体积的PBS。

生存期分析表明,每周注射一次幼年sEVs,显著延长了老年小鼠的中位寿命。注射了sEVs后,小鼠寿命延长到了34.4个月,而注射PBS的对照组寿命为30.6个月,前者比后者延长了12.42%。

而最长寿的小鼠竟活到了1266天,相当于人类的120-130岁!这延寿的效果远超热量限制饮食、二甲双胍以及烟酰胺的效果。

此外,在接受了年轻sEVs治疗之后,老年鼠在短时间内焕发出青春的活力——毛发更加乌黑透亮,连走路都脚下生风。具体来说,老年小鼠的外观看起来也更为健康,防止了“斑秃”的发生;同时,sEVs治疗还改善了老年小鼠的衰弱指数。

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注射了年轻sEVs之后对小鼠寿命和毛发的影响

从长期来看,注射幼年sEVs带来的“返老还童”是全身性且持久的!生育能力显著升高,代谢健康水平“回春”,心脏性能明显改善,甚至大脑萎缩得到缓解。也就是说,sEVs治疗将老年组织和器官的形态和性能回到“更年轻”的状态。

那么,问题来了:既然年轻sEVs能从生理和行为水平上改善老年鼠,那么反过来,向年轻小鼠体内注射老年sEVs,是否会使它们“一夜白头”呢?

果不其然,经过老年sEVs处理后的年轻鼠,跑步机运行测试中变得更易筋疲力竭,而在Morris水迷宫测试中表现出更差的记忆力。即老年sEVs导致年轻小鼠的记忆功能和运动耐力都迅速下降。由此可确定,sEVs很大程度上介导了血浆的衰老调节作用。

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年轻sEVs对多器官组织的影响

从深层来说,年轻sEVs会从蛋白质组水平上引起改变,比如:脾、海马体和肺组织均出现了明显的变化。事实上,基因本体(GO)富集分析显示,sEVs能够通过多种机制逆转与年龄相关的退行性变化,包括调节线粒体功能障碍、表观遗传改变和基因组不稳定等。

机理研究显示,通过其携带的miRNA货物(cargo),年轻sEVs会在体内和体外刺激受体γ辅助活化因子1α(PGC-1α)表达,从而改善线粒体功能,弥补衰老组织中的线粒体缺陷,实现“返老还童”。

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sEVs中miRNA能调节PGC-1α表达来影响线粒体代谢

一直以来,“输血回春”的故事让不少人着迷,甚至寄“长生不老”的希望于换血。

事实上,早在2021年,Nature上便有研究探索了输血治疗的效果——通过把年轻小鼠的血液输入老年鼠体内,可使老年鼠的肌肉恢复活力。在当时,该研究确认了细胞外囊泡的重要作用,即作为抗衰老成分的运载工具。

无独有偶,Nature子刊的新研究展示了换血的另一重功效,缓解阿尔茨海默症!该研究发现,通过与健康个体进行全血交换,使得患有AD个体的大脑淀粉样板块的形成显著减少了40%-80%,甚至改善了空间记忆能力。

但换血疗法的安全性以及有效性备受争议,因此找到了年轻血液中的关键成分更为重要。而年轻sEVs作为血液循环中存在的天然载体,不会产生毒性或免疫原性,或成为“永葆青春”的有效方式。

设想一下,如果有一天“注射sEVs来改善衰老”成真,你愿意试一试吗?

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