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衰老与氧化应激密切相关,但既往针对广谱抗氧化剂的干预研究在延长寿命方面效果有限,提示存在更上游、更具特异性的可靶向通路。

近日发表于Cell Metabolism的一篇最新论文中,中国科学院动物研究所刘光慧、曲静与中国科学院北京基因组研究所张维绮等人,提出并定义了一个由铁过载触发、脂质过氧化驱动的慢性衰老轴,并命名为“铁衰老”(ferro-aging)

铁衰老以脂质代谢酶ACSL4为核心调控分子,促进细胞衰老和机体系统性功能衰退。该研究进一步发现,维生素C能够直接结合并抑制ACSL4酶活性,在老年非人灵长类中长期口服补充可显著减轻多组织铁衰老特征,逆转多组学生物学年龄,改善神经和代谢功能

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研究者首先在多种人类细胞衰老模型中观察到,衰老细胞存在明显的铁离子积累,伴随ACSL4等脂质过氧化关键酶表达升高,以及活性氧和丙二醛水平增加。这一现象在间充质干细胞、内皮细胞、肝细胞和神经元中均得到验证。

进一步在老年人和老年猴的多组织样本中,同样检测到铁沉积、ACSL4上调及脂质过氧化标志物升高,提示铁过载与脂质过氧化是灵长类衰老的保守特征,研究团队将该衰老模式概括为“铁衰老(ferro-aging)”

机制研究表明,ACSL4是这一过程的核心执行分子。在年轻细胞中过表达ACSL4可直接驱动脂质过氧化和衰老表型;而在衰老细胞中敲低ACSL4则可逆转上述变化。

体内实验中,高铁饮食( 2000 mg Fe/kg饲料;对照组为 48 mg Fe/kg饲料 )喂养2个月的小鼠表现出认知和运动功能下降、多组织衰老标志物升高,而通过肝靶向CRISPR敲除ACSL4则显著改善了小鼠的行为功能和肝脏损伤指标。

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基于上述发现,研究者筛选了100种与铁死亡相关的化合物,发现维生素C是最有效的候选分子。机制上,维生素C可直接作用于ACSL4并抑制其活性,从源头阻断脂质过氧化的发生。同时,维生素C还可激活Nrf2通路,形成对抗“铁衰老”的双重调控。分子模拟和点突变实验确定了ACSL4上的关键结合位点。

在为期约40个月的老年食蟹猴口服维生素C干预中,研究观察到其在多个层面产生系统性抗衰效应

分子层面,维生素C显著降低血液及多组织中的铁负荷与脂质过氧化水平,下调ACSL4及4-HNE等关键标志物,并抑制炎症和细胞衰老相关信号(如p21、S100A8),同时恢复染色质稳定性相关指标(如H3K9me3)。

在器官功能层面,维生素C干预能够改善肝脏代谢状态与脂质代谢紊乱,降低甘油三酯水平并提升高密度脂蛋白水平,同时改善葡萄糖代谢及胰岛功能;在神经系统中,则表现为减轻神经炎症、减少异常蛋白沉积,并在影像学上部分逆转脑结构退行性变化及连接性下降

多组学“生物年龄时钟”分析结果则显示,维生素C可在脑、脂肪、肌肉、肾脏等多个组织中降低生物学年龄,且在不同细胞类型(如神经胶质细胞、胰岛细胞)中均呈现一致趋势。

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值得注意的是,铁衰老虽然与我们所熟知的铁死亡共享部分分子基础,例如ACSL4介导的多不饱和脂肪酸脂质过氧化通路,但两者在进程速度、生物学结局上存在本质差异。

铁死亡(ferroptosis)是一种急性、以细胞死亡为终点的过程,通常由剧烈的脂质过氧化触发,导致细胞快速崩解,属于典型的程序性细胞死亡形式。

研究团队此次揭示的铁衰老(ferro-aging)可理解为一种慢性的、铁依赖的脂质过氧化状态,这种损伤并不足以直接杀死细胞,而是促使细胞进入衰老状态(如增殖停滞、炎症因子分泌增加等),进而在长期尺度上推动组织功能下降和机体衰老。

总之,这一发现将传统上被视为广谱抗氧化剂的维生素C重新定义为针对特定衰老通路的代谢调节分子,为促进健康衰老提供了具有较好转化前景的营养干预策略。

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参考文献:

[1]Liu L, Zheng Z, You W, et al. Vitamin C inhibits ACSL4 to alleviate ferro-aging in primates. Cell Metab. 2026;38(4):673-693.e17. doi:10.1016/j.cmet.2026.02.010

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本文作者丨张艾迪