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古希腊神话中,普罗米修斯为人类盗取天火而被迫承受刑罚:鹫鹰日复一日啄食他的肝脏,到夜幕降临,受损的肝脏又会完整重生,痛苦循环往复。古人借助神话,无意间记录了肝脏独一无二的天赋:强大的再生修复能力

年轻的肝脏确实拥有这份“神力”,即使切掉七成依然能长回原本大小。但神话没有说的是:步入老年后,肝脏遭遇损伤就难以修复。暮年的普罗米修斯,或许再也等不到肝脏的完整重生。为什么曾经天赋异禀的肝脏,老了就失去本事?

近日,来自中国北京军事医学科学院的团队在《Signal Transduction and Targeted Therapy》发布的研究[1],发现了一种随年龄增长而减少的肝脏内源保护因子Hepassocin,可以通过调控经典抗衰通路AMPK,抵抗肝脏衰老、提升肝脏的再生能力。

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图注:论文题为《肝因子Hepassocin通过激活AMPK防止与年龄相关的肝脏衰老并促进肝脏再生》

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年纪越大,身体自带的护肝buff

悄悄溜走

肝脏疾病每年导致约120万人死亡,占总死亡人数的3.5% [2]。其中,肝病多影响中老年人,超80%的肝癌死亡病例发生在55岁以上人群;药物性肝损伤病例中,60岁以上人群占据近60%,80岁以上老年人肝损伤风险更是会提升4至5倍[3]。

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图注:肝脏疾病的流行病学统计数据[2,3]

聊到肝不好,大家知道“喝酒伤肝”、“乱吃药有肝毒”这些外部因素会影响肝健康。其实随着人变老,肝脏的解毒、代谢与损伤修复能力都会下滑。

因此,科学家们深入体内,发现了一种肝脏自身分泌的保护因子,它会随年龄逐步衰减——可能是老年肝功能衰退的诱因之一。

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Hepassocin(肝细胞因子HPS,又称纤维蛋白原样蛋白1/FGL1),是肝细胞合成并释放入血的护肝因子。既往研究表明,HPS在急性肝损伤时表达上调,可促进肝细胞增殖并减轻损伤[4,5]。不过,这些发现局限在突发的肝损伤场景,它在衰老相关的肝功能衰退中如何仍是未知。

研究者们由此发问:HPS在肝功能衰退的衰老过程中扮演怎样的角色?他们一边拿成年(3月龄)和老年(12月龄)小鼠作对照实验,一边收集健康人类血浆和肝癌患者的癌旁组织做分析。发现了一些重要结果:

老年小鼠的肝脏和血液中,HPS的mRNA及蛋白水平明显低于年轻的鼠鼠;

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图注:不同年龄小鼠的HPS对比

人体样本也出现同样趋势:50岁以上人群的血浆HPS浓度显著低于年轻人;在肿瘤旁的肝组织中,≥50岁受试者的HPS表达也比年轻患者低;

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图注:人类血浆及肝癌患者癌旁组织的HPS表达量

紧接着,研究者们进行了最直观的模拟临床的肝切除手术(PHx)实验:给小鼠切掉70%的肝脏后,测试HPS表达量。(想想就肝疼呢...)

结果发现,术后年轻小鼠的HPS表达量直线上升!但老年小鼠的这套应急响应则直接“熄火”,HPS涨不上去。

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图注:小鼠肝切除术后(PHx)的HPS水平对比

种种现象都提示,这位护肝使者HPS,貌似和肝衰老息息相关。它的缺失究竟会让老年肝脏承受哪些损伤?

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老年肝脏的损伤三重奏:衰老、自噬崩溃、再生失败

科学家构建了将HPS基因全部敲除的小鼠(HPSKO,没错就是击败的那个KO),拿老年敲除鼠和自然衰老鼠面对面battle一下。

No.1

第一回合:细胞衰老加重,炎症持续释放

衰老细胞堆在肝脏里,本来就不仅不干活,还持续释放炎症信号,把周围的正常肝细胞也“带跑偏”。但在老年HPSKO小鼠的肝脏里,衰老细胞明显更多,代谢残渣脂褐素也大量堆积,p16、p21等衰老标志物也显著升高,衰老相关的炎症基因也集体活跃。

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图注:脂褐素、p16、p21在缺失HPS的小鼠中水平升高

No.2

第二回合:自噬受损,垃圾系统罢工

自噬,相当于肝细胞内的垃圾分拣站:将受损/多余的蛋白、脂质全部打包送到溶酶体销毁清理。在衰老本身就会压制自噬功能的基础上,HPS缺失属于雪上加霜。

垃圾清不掉,代谢就乱套。老年HPSKO小鼠的肝甘油三酯、游离脂肪酸大量囤积;脂肪合成基因活跃、脂肪酸氧化被压制,直接导致肝脏脂肪堆积。

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图注:HPS敲除鼠的甘油三酯水平、脂肪酸合成和氧化的基因表达增加

No.3

第三回合:肝再生能力严重受损,死亡率上升

肝切除手术再次上线,这次要重点考察切除后的肝再生能力。

不论有没有敲除HPS,年轻小鼠在做完手术7天内全部存活;但普通老年小鼠术后7天生存率为87%;HPS敲除老年小鼠7天生存率直接跌到40%

与之对应的是肝脏增殖水平的差异:BrdU、PCNA这两个肝细胞增殖标记显示,敲除组的肝细胞增殖大打折扣;术后72小时,普通老年鼠的肝脏重量已经恢复到原来的64%,缺失HPS的只恢复了50%

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图注:肝切除术后的生存率、以及肝切片中BrdU-和PCNA-阳性细胞定量(上下滑动查看)

在衰老的大背景下,一旦缺乏HPS,肝脏相当于接连踩中“地雷”:肝细胞加速变老、细胞垃圾回收站直接罢工,肝脏的修复工作原地躺平。

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HPS的靠山——AMPK通路

HPS不足,衰老、自噬、脂质代谢、再生等问题像雨后春笋般冒头,但根源的根源,还有一个在背后操纵一切,把HPS与肝脏衰老紧密联系在一起的终极大BOSS——AMPK通路

AMPK与mTOR是一对在派派这出场率极高的经典衰老通路,二者相互制衡,一个偏向修复清理,一个偏向合成生长。

研究证实,HPS似乎是激活AMPK的一把钥匙:没了HPS,肝脏里的AMPK活性上不去,下游的调控全线拉胯,对家mTOR也趁机高度活化,一连串衰老相关问题就会接踵而至。

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研究者同时发现,同样是HPS不足,年轻小鼠却几乎不受影响!也是因为AMPK通路。

仗着年轻,生物体内还有plan B能顶上:CaMKKβ通路通过磷酸化激活AMPK,接力顶上HPS的工作;同时STAT3通路也会代偿性上调,从转录层面辅助稳住信号[6]。但当这些替代计划随年龄增长而“泡汤”,敲除HPS的小鼠步入老年就扛不住了。

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图注:HPS缺乏导致老年静止和再生肝脏中LKB 1/AMPK低活化和mTOR高活化

敲除会变“坏”,那补回能变“好”吗?

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首先,科学家们给敲除HPS的老年鼠注射AMPK激动剂。结果很明显:肝脏的多种衰老标志物下降;做完肝切除后,肝脏重量恢复加快,生存率也明显提升!

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图注:注射AMPK激动剂AICAR后的变化e) PHx后肝脏重量;f) 生存率;g) PHx后36小时肝脏中MAP1LC 3B和p62的定量;h) PHx后36小时肝脏中自噬相关基因的qPCR分析

于是接下来,研究者更直接地给老年小鼠补充HPS蛋白试试。

补充HPS蛋白后,HPS敲除老年小鼠的衰老果然减轻了!肝再生能力、术后生存率得到恢复;如果是没有敲除HPS基因的普通老年鼠,补充HPS后肝切除再生能力也能更上一层楼。

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图注:给予HPS补充后的实验结果:d) 肝切除术后生存率;f) 衰老标志物;g) 肝脏中SASP相关基因的qPCR分析;h) PHx后36小时肝脏中MAP1LC 3B和p62的免疫印迹和定量

而且,相比直接注射AMPK激动剂,HPS蛋白还有一个隐藏加分项:既往研究提示[7],AMPK激动剂范围太广,有诱发心肌肥大等潜在副作用;而本研究则证明,HPS主要作用于肝细胞,推测作用效果仅偏向肝脏的信号激活,可有效降低不良反应风险。

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靶点很美,但不要过度幻想

HPS在小鼠实验里有亮眼表现,但咱们也得把视线拉回现实:从实验室靶点到临床能用的药物,道阻且长。我们不妨先立足当下,看看自己能做什么。

先说说临床的困境:老年人与肝病之间,面临着现实的矛盾。

一边,衰老让肝脏再生本事打折,经不起折腾;另一边,很多治疗药物本身自带肝毒性,越治反而可能越给肝脏添负担,且现有的保肝类药物大多偏向抗炎解毒,缺少直接对抗肝细胞衰老、恢复再生能力的药物。

本研究发现的HPSAMPK信号轴,的确有希望填补这一空缺的临床需求:面向需要接受肝手术的老年人群,改善肝脏修复能力,为肝脏保驾护航。

但!目前没有任何食物/补剂经过人体实验证实,可以直接升高人体内HPS水平。根据现有研究的线索,我们只能说:保护肝脏,远离代谢相关脂肪肝,或许更有助于稳住HPS的基础表达。

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所以,普通人守护老去的肝脏,还得靠基本操作:控制体重,防治代谢脂肪肝;不瞎吃药或来路不明的补剂,规避药物性肝损伤;定期做好肝脏体检;如果家中长辈做肝脏手术,更要重视术前评估

普罗米修斯的神话,写尽肝脏再生传奇。可现实里,人类没有永不衰退的“超能力”。HPS-AMPK通路的发现,帮我们揭开了老年肝脏衰退的内在,也给肝病治疗开辟新的解题方向。不如就从今天开始,护好肝脏的底子,陪我们“肝”到更久的以后~

[本文名为《Hepassocin prevents age-related liver senescence and facilitates liver regeneration by activating AMPK》,发表于《Signal Transduction and Targeted Therapy》期刊,通讯作者为中国军事医学科学院于淼及杨晓明。第一作者为Yang Yang,Hui Chen。本研究资助来源于中国国家重点研发计划(2021YFA1301604)和中国国家自然科学基金(82404204]、82070596)。]

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