中國科學家Nature揭示壽命早期預測因子

　　來自中國的科學家們手中握住了一個水晶球：他們發現基于線蟲細胞中線粒體的“超氧炫”頻率可以預測它們生存的壽命。

　　在發表于2月12日《自然》(Nature)雜志上的論文中，來自北京生命科學研究所、北京大學分子醫學研究所等處的研究人員報告稱，在大多數情況下可在成年早期預測一個生物體的壽命。

　　北京生命科學研究所的董夢秋(Meng-Qiu Dong)研究員和北京大學分子醫學研究所的程和平(Heping Cheng)院士是這篇論文的共同通訊作者。董夢秋博士主要研究方向是以線蟲為模型的衰老過程及其調控機制研究。程和平院士早年主要從事細胞鈣信號轉導的研究，近年致力于線粒體生物醫學研究。在2008年的《Cell》雜志論文中，程和平及同事發現在活體細胞中存在局部、間歇性、量子化超氧生成事件，并命名為“超氧炫”。

　　不同于其他的衰老生物標記物在有限的條件下發揮作用，線粒體超氧炫是各種遺傳、環境和發育史的穩定預測因子。董夢秋說：“線粒體超氧炫具有神奇的能力，可預測動物剩余的壽命。”

　　線粒體是一種向植物、動物和其他真核生物細胞供能的細胞器。在能量生成過程中，它們生成諸如自由基等活性氧分子，這些分子可以引起應力損傷線粒體，線粒體會隨著時間的推移而出現功能故障。盡管在1972年就有人率先提出了線粒體衰老理論，但一直以來都存有爭議且未加以證實。例如，一些長壽動物，如裸鼴鼠，能夠耐受高水平的氧化損傷。但仍有許多科學家們認為線粒體是衰老的主要驅動力。

　　2008年，董夢秋對這種線粒體每隔幾分鐘就以10秒脈沖生成活性氧分子的“線粒體超氧炫”現象產生了興趣。第一次，科學家們可以在動物的整個生命過程中觀察單個線粒體以及它們的活性頻率。在這項研究中，董夢秋首先比較了平均生存期為21天的短壽命線蟲，與平均生存期為30天或以上的長壽命線蟲的線粒體超氧炫頻率。她發現在所有動物中，只有兩個生命時刻線粒體超氧炫頻率達到峰值：一次是在成年早期，另一次是在衰老過程中。

　　起初，她以為生命晚期的峰值很重要。“這是徹底的失敗，”她說。與之相反，早期的峰值揭示了線粒體超氧炫頻率和壽命之間的關聯：在這一時期短壽命的線蟲相比長壽命的線蟲具有更高的超氧炫頻率。這種關聯存在于具有不同壽命的29種遺傳突變體中。

　　線粒體超氧炫被證實是線蟲早期生命體驗的一次強有力的記錄。例如，經受熱休克或饑餓的線蟲往往壽命更長，可以預見到它們的線粒體超氧炫以較長時間間隔發生。甚至基因相同，因偶然事件導致壽命差異的線蟲，也顯示出線粒體超氧炫頻率與壽命之間存在相同的關聯。最引人注目的研究發現是，當董夢秋處理一種長壽線蟲提高它的活性氧分子生成時，縮短了線蟲的壽命，提高了線粒體超氧炫的頻率。

　　耶魯-新加坡國大學院生物老年病學家Jan Gruber說：“這是一篇重要的論文。”他本以為線粒體超氧炫隨時間逐漸下降，看到其走向生命的終結，就像一首臨死的哀歌讓Gruber尤為感到驚訝。他說：“我們知道線粒體隨著衰老而停止運轉。但為什么它們會以一種戲劇性地方式來停止運轉?”