活过百岁的秘诀!《Science》子刊:抗凋亡细胞打造低炎环境,远离虚弱衰老
为什么百岁老人能活到“百岁”?
当然不是“因为他活到了百岁”这种车轱辘话,虽然有“幸存者偏差”的角度——他们幸运地避开了很多疾病和意外。但更让科学家着迷的是,许多百岁老人不仅长寿,而且在生命的最后阶段依然保持着健全的生理功能。
而就在近期,科学家们在《Science》子刊上的一项研究,解开了百岁老人的抗衰秘密:给小鼠T 细胞加上“百岁老人同款”的Bcl-xL基因,能让它们在衰老过程中保持更健康、更低炎症的状态。进而维持身体机能不掉线,肌肉抗衰老,衰弱发生也减少!
在开始之前,派派还得和大家小预告一波:在今年9月即将开幕的时光派第六届衰老干预论坛上,本文作者之一,美国国家科学院院士—Ana Maria Cuervo教授也将莅临现场,届时,我们或将有机会聆听她对Bcl-xL的最新独到见解!
Bcl-xL如何武装T细胞?
早在2016年的一项研究发现[2],百岁老人的血液基因表达图谱(转录组),比起普通老年人,反而更接近年轻人的状态。尤其是Bcl-xL基因,更是在其免疫T细胞中过度表达(有些地区甚至高于年轻人)。
图注:两个不同地区(左、中)百岁老人的BCL-xL基因表达量
Bcl-xL在身体的主要任务,就是调节线粒体外膜的完整性,防止细胞色素c释放引发细胞凋亡 ,而百岁老人的Bcl-xL更接近年轻人……这就让人有些浮想联翩了,Bcl-xL在健康长寿中扮演了什么样的角色?
要搞清楚上面这个问题,首要步骤肯定是先看看过表达 Bcl-xL的 T 细胞,本身实力行不行?结果发现:改造后的T细胞,在面对内在凋亡信号或外在应激(地塞米松处理、去除血清)时,展现出了更低的凋亡率。
图注:过表达 Bcl-xL 的T细胞凋亡率更低
优秀的代谢水平
不仅生存能力强,改造后的T细胞还展现了更高效的代谢水平。跟对照组相比,它们有着更低的质子渗漏、基础呼吸、非线粒体氧消耗(nMOC,跟活性氧产生有关)和脂质过氧化水平,表明它们的线粒体利用资源的效率更高,细胞维持基本功能所需的氧气更少。
图注:过表达 Bcl-xL 的T细胞代谢水平更优秀
更强的自噬能力
自噬对于清除受损的蛋白质和细胞器、维持细胞稳态至关重要,过表达的Bcl-xL能增强T细胞在营养缺乏情况下的自噬能力,帮助T细胞适应恶劣环境。即便是老年的营养缺乏情况,改造后的T细胞依然能保持不错的自噬反应。
图注:LC3-II 是自噬体形成的一个关键标记物,其水平的升高通常与自噬活性的增强有关
更不容易产生促炎因子
与对照组相比,改造后的T细胞,尤其是在老年阶段,促炎细胞因子(如IL-1β和TNFα)水平比正常T细胞低了一大截,展现出它们更低的促炎倾向,有助于减少与衰老相关的慢性低度炎症(炎症衰老)。
图注:过表达T细胞更不容易产生促炎因子
以上,Bcl-xL赋予了T细胞更强的韧性和更稳定的状态,打造出一支更年轻、更稳定、低炎症的免疫力量,但这支升级后的“精锐部队”,要如何守护我们日益衰老的肌肉?
守护肌肉,告别老态龙钟
让我们把视角转到过表达Bcl-xL的小鼠,与野生型小鼠不同,过表达Bcl-xL的小鼠的调节性T细胞Treg(抗炎和免疫抑制功能)有一个特别的行为模式:并不随着衰老在脾脏中积累,而是更多地通过血液循环并浸润到骨骼肌中。
图注:FOXB3为Treg细胞的一个重要标记物
这样做的好处显而易见:Treg细胞减少了肌肉组织中IFN-γ(促炎细胞因子)的产生,建立了一个稳定的低炎症的环境,而且在非常老的年龄阶段(>24个月),IFN-γ水平还明显低于对照组。
而这种低炎症环境反过来保护了肌肉细胞的“能量工厂”——线粒体,与对照小鼠相比,过表达Bcl-xL的小鼠的肌肉线粒体外膜更连续,嵴密度也更高,在衰老过程中保持了更完整的结构。
更完整的结构,使得线粒体的氧化磷酸化能力和电子传递链均得到加强,呼吸效率更高,而且连老年阶段肌肉组织中的氧化损伤(脂质过氧化、蛋白质羰基化水平)也出现降低。
图注:成年和老年过表达 Bcl-xL 的小鼠的肌肉线粒体在不同呼吸状态下的氧气消耗率(OCR)更高
综上,模拟百岁老人 T 细胞的高 Bcl-xL 状态,确实证明了其能有效抗衰,提升健康寿命。不过话又说回来……这种在细胞和分子水平上的显著改善——更健康的免疫环境、更强大的肌肉线粒体——能否变现为实在的抗衰成果,让我们在晚年活得更健康、更有质量?
先来看看对比明显的肌肉,扒开(bushi)……通过形态学分析看了看,发现转基因Bcl-xL小鼠,就算老了,肌肉纤维也明显更壮实(横截面积更大),里面的总蛋白含量也更多,表明它们的肌肉质量更好。
肌肉优秀,握力、协调性也不在话下:转基因小鼠在中老年阶段的握力、运动协调性的损失较轻。虽然耐力会随着衰老出现“拉胯”,但里面关键的区别在于“衰弱”,转基因小鼠的衰弱发生率和衰弱程度更低,其非衰弱个体比例几乎是对照组的两倍,整体衰弱评分更优秀。
过表达Bcl-xL的T细胞还能帮助小鼠维持更好的身材,少长肥肉。对比体重、脂肪和瘦体重的变化曲线,结果一目了然:普通小鼠会随着衰老,脂肪蹭蹭上涨,而转基因小鼠就算老了,脂肪的囤积也少得多,身材保持得相当精干!
同样优化的还有老年小鼠的糖代谢。葡萄糖耐量测试表明,老年对照鼠在恢复期(就是血糖从峰值降回正常水平的过程)的血糖值依然偏高,相比之下,转基因小鼠的血糖水平就低很多,表现更优秀。
所以讲到这儿,百岁老人的长寿秘诀之一差不多也已经清楚了:提高T细胞中Bcl-xL水平,改善其功能,保持低炎症的微环境,保护肌肉细胞内的线粒体健康,从而延缓肌肉衰老,促进了更健康的衰老过程。
天使还是魔鬼?
关键看“身份”和“场合”!
“等等……Bcl-xL?我怎么记得它在抗衰老中的风评不太好?”没错,你的感觉是对的!Bcl-xL在衰老研究中的身份是相当复杂。
有很多研究表明,随着衰老,组织中会堆积一些停止分裂但又不死亡的“僵尸细胞”。而Bcl-xL的抗凋亡特性[3],恰恰是帮助这些“僵尸细胞”苟延残喘的关键。
图注:Bcl-XL通过与Bax竞争结合位点,维持Bax在膜周围状态,抑制其激活,从而阻止膜通透性变化和凋亡
这些“僵尸细胞”会持续释放有害物质,引发身体的慢性炎症与组织损伤,从而促进衰老。这也是为什么很多旨在清除衰老细胞的Senolytics药物,要把抑制Bcl-xL作为目标之一[4]。
那问题来了,为啥在这项研究里,Bcl-xL又成了“香饽饽”?
关键得看“用在谁身上”和“什么背景下”:本研究是特异性地在免疫T细胞中提高Bcl-xL。旨在提升免疫系统的韧性和稳态,维持健康T细胞的存活和功能,对于抵抗感染、控制炎症可是头等大事。
并且,它模拟的是百岁健康老人的特征,这是一种经过自然选择、有利于健康长寿的模式,而非病理性衰老细胞中的积累,这和帮助衰老细胞存活,完全不是一个路数,关键在于Bcl-xL是在哪种细胞、以何种方式发挥作用。
所以Bcl-xL的好坏还得分情况。在不同的细胞、不同的生理状态下,作用效果可能天差地别。本研究让我们看到了它在维持免疫健康和促进长寿方面的闪光点,但它帮“僵尸细胞”苟活这事……也没法否认,未来的研究和应用,可能还得非常精准谨慎才行。
时光派点评
总而言之,Bcl-xL的故事再次印证了衰老研究的复杂性和迷人之处。这种由“身份”和“场合”决定作用的复杂性,恰恰是当前衰老干预研究需要攻克的关键点。
如何精准地利用Bcl-xL的有益面,同时规避其潜在风险?还需要更深的理解与更前沿的智慧。不过,给大家带来一则好消息!本研究的作者之一,国际著名的衰老研究权威 Ana Maria Cuervo 教授,已确认将出席今年9月由时光派主办的“第六届衰老干预论坛”!
作为细胞自噬、蛋白质稳态和衰老机制领域的顶尖专家,我们也有理由期待,Cuervo教授或许会在论坛上分享她对 Bcl-xL 这类在衰老中扮演复杂角色的分子机制的看法,为我们理解健康长寿的奥秘带来宝贵的启发。更多Cuervo教授研究解读:
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参考文献
[1] Mas-Bargues, C., Román-Domínguez, A., Sanz-Ros, J., Romero-García, N., Huete-Acevedo, J., Dromant, M., Cuervo, A. M., Borrás, C., & Viña, J. (2025). Bcl-xL overexpression in T cells preserves muscle mitochondrial structure and function and prevents frailty in old mice. Science advances, 11(12), eadr1378. https://doi.org/10.1126/sciadv.adr1378
[2] Borras, C., Abdelaziz, K. M., Gambini, J., Serna, E., Inglés, M., de la Fuente, M., Garcia, I., Matheu, A., Sanchís, P., Belenguer, A., Errigo, A., Avellana, J. A., Barettino, A., Lloret-Fernández, C., Flames, N., Pes, G., Rodriguez-Mañas, L., & Viña, J. (2016). Human exceptional longevity: transcriptome from centenarians is distinct from septuagenarians and reveals a role of Bcl-xL in successful aging. Aging, 8(12), 3185–3208. https://doi.org/10.18632/aging.101078
[3] Billen, L. P., Kokoski, C. L., Lovell, J. F., Leber, B., & Andrews, D. W. (2008). Bcl-XL inhibits membrane permeabilization by competing with Bax. PLoS biology, 6(6), e147. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0060147
[4] Yosef, R., Pilpel, N., Tokarsky-Amiel, R., Biran, A., Ovadya, Y., Cohen, S., Vadai, E., Dassa, L., Shahar, E., Condiotti, R., Ben-Porath, I., & Krizhanovsky, V. (2016). Directed elimination of senescent cells by inhibition of BCL-W and BCL-XL. Nature communications, 7, 11190. https://doi.org/10.1038/ncomms11190