话说派派一直很好奇,那些励志抗衰的中年男士们,到底都在焦虑自己身体出了啥问题?是脱发?三高?阳痿(bushi)?不过除了这些常见的烦恼外,最近在冲浪时,派派又意外发现了一个新的焦虑源头(求别打!):你细胞制造的垃圾,或许不会再被“清理”!
近期,来自美国爱因斯坦医学院的Cuervo教授在《Nature Aging》上的研究发现:身体内细胞自噬的衰退并非“一视同仁”,其在男女之间的表现差异显著,这种差异甚至影响了整体器官的衰老速度!
除了接下来要给大家介绍的精彩内容外,派派还得小小剧透一波:就在今年9月即将开幕的时光派第六届衰老干预论坛上,派派有幸邀请到了这位美国国家科学院院士—Ana Maria Cuervo教授。届时,我们将有机会聆听她在衰老与自噬研究领域的最新独到见解!
好了,话不多说,还是赶紧来看看,为啥在自噬衰老这件事上,男女会出现如此大的差异吧?
自噬是什么,相信不需要派派再过多赘述了,就是身体吃掉受损的细胞和细胞器,以回收资源、节省能量的方法,在衰老的过程中发挥着重要的抵抗作用。
而分子伴侣介导的自噬(CMA)[2],是一种独特的自噬模式,需要分子伴侣蛋白(如Hsc70)的参与。它能识别、运输出现功能异常的蛋白质,把它们护送至溶酶体中进行降解。
而其中的关键就在于,如何精确地“区分”一段蛋白质该不该被清理?
主要还是因为此类蛋白质身上携带的“KFERQ”序列,含有这种标签的蛋白质通常都是已经“寿终正寝”的代谢、分化和细胞周期调控等关键领域相关蛋白,而分子伴侣蛋白对这些序列极为敏感,能一眼认出含有该序列的蛋白质,展开一系列的运输与降解操作,确保细胞内部稳态平衡。
图注:CMA(分子伴侣介导的自噬)在细胞内蛋白质降解和循环中的作用
当 CMA 功能受损时,细胞内的受损蛋白质无法被及时清除,结果就是氧化损伤的蛋白越积越多,造成细胞功能障碍,加速细胞衰老[3]。以神经退行性J病为例,CMA缺陷会导致α-突触核蛋白等毒性蛋白无法有效清除,助推帕金森病等J病的神经元损伤和死亡[4]。
而Cuervo教授发现,身体中绝大多数细胞类型的 CMA 活动,都会随着年龄的增长而降低,并且这下降趋势还有点……性别歧视的意思:不仅男女之间CMA活性存在差异,而且某些区域男性细胞的CMA活动下降幅度,要比女性来的更凶猛一些。
据悉,这一差异在多个组织器官中得到证实:
脑部区域
从“头”说起,研究人员发现,随着年龄增长,CMA活性在多个脑区(S1、CA1、DG)中显著下降,特别是老年雄性小鼠的CA1区(记忆输出与空间定位)和DG区(专注于输入信息的精细化处理与区分),与雌性小鼠相比,其CMA活性分别降低约50%与30%。
图注:雄性小鼠在多个脑区中CMA活性降低
在小脑的Purkinje细胞中(控制运动与协调的神经元细胞)也是同样的景象,随着衰老,CMA活性下降为年轻小鼠的一半,尤其是在雄性小鼠中,下降程度更为明显。
图注:Purkinje细胞中的CMA活性图(紫色荧光表示正在进行CMA活动的溶酶体)
不过小脑颗粒细胞(负责信号传递与整合)表示:还好!尽管年轻小鼠中的雌性CMA活性高于雄性,但其在年老小鼠中还算保持稳定,没有那种急速下降。
图注:小脑颗粒细胞中的CMA活性图(紫色荧光表示正在进行CMA活动的溶酶体)
代谢器官
除了大脑,这边的情况也不容乐观。Cuervo教授发现,肾脏的CMA活性,会因为年龄发生显著降低,不过也与性别相关。雌性是肾小球(负责过滤血液);而雄性则更多出现在肾小管与集合管方面(负责重吸收与原尿的最后浓缩)。
图注:肾小球、肾小管、集合管细胞中的CMA活性图(紫色荧光表示正在进行CMA活动的溶酶体)
脂肪组织的情况就有些小复杂。年轻雄性的棕色脂肪组织 (BAT) 中的CMA 活动比雌性高出十倍以上,表明其强悍的脂肪能量代谢能力,但切换到脂肪组织里的另一大成分白色脂肪组织(WAT)时,年轻雌性又占据高地,CMA 活动比雄性高出五倍。
不过岁月不饶人,年纪大了就可能优势不再,在所有脂肪组织中,雌性的 CMA 活动均随着年龄的增长而增加,反倒雄性则是要么下滑,要么原地踏步,变化不大。
图注:脂肪组织中的CMA活性图(紫色荧光表示正在进行CMA活动的溶酶体)
来到肝脏,虽说肝脏的CMA活性整体上是走下坡路的,但这回的男女差异体现在肝脏的Kupffer细胞(重要的免疫细胞)上,结果显示,虽说年轻雌性Kupffer细胞的CMA活性略高于雄性,不过随着年龄增长,雄性Kupffer细胞的CMA活性反而有所回温(终于扳回一局!)。
图注:肝脏细胞、Kupffer细胞中的CMA活性图(紫色荧光表示正在进行CMA活动的溶酶体)
总结下来就是,这画面看起来确实有点扎心……从脑区再到代谢器官,身体上的绝大部分器官似乎都在发出一个声音:如果你是男性,随着衰老,你身体部分器官的CMA活性就要比女性低许多!其所代表的“身体素材回收计划”也随之损失了不少,但为什么?
细究机制,Cuervo教授找到了男女CMA差异的四方面原因:
X染色体基因优势
溶酶体稳定性差异
转录调控性别偏好
激素潜在影响
No.1
X染色体基因优势:天生双保险配置
为了平衡两性之间X染色体上的基因表达量,女性天生就能通过Xist 基因是来调控自身X染色体基因表达。Xist活跃时,它会沉默X 染色体上的其他基因。当Xist的表达减少时,沉默效应减弱,X 染色体上的其他基因表达增加,包括CMA的核心基因:Lamp2。
图注:大脑中Xist表达的降低与CMA活性呈正相关
Cuervo教授发现,老年女性中,Xist的表达随着年龄的增长而降低,且与CMA活性呈负相关,再次盖章认证,双X染色体,可以避开X染色体失活机制,从而维持CMA。而男性仅有一条X染色体,获得这种补偿……还有些困难。
No.2
溶酶体稳定性差异:男性垃圾处理站更易罢工
其次,溶酶体稳定性的性别差异,也放大了男性CMA的衰退现象。与女性的稳定不同,随着衰老,男性的溶酶体膜脂组成会发生变化(如鞘磷脂堆积),导致Lamp2a(CMA核心蛋白)稳定性下降,不仅溶酶体数量减少,而且参与CMA的溶酶体比例显著降低。
图注:不同性别之间溶酶体参与 CMA 的能力以及与溶酶体数量的比较(冷色表示偏差)
No.3
转录调控性别偏好:男性基因沉默更显著
此外,转录调控的性别偏好进一步放大了这种差异。在男性衰老的过程中,与CMA相关的基因(如Lamp2a、Hsc70)和全局调控因子(如TFE3)的转录水平下降得更为明显,而女性可以维持甚至提升这些基因的表达,从而延缓CMA功能的衰退速度。
图注:CMA的转录评分在衰老过程中的变化(冷色表示偏差)
No.4
激素潜在影响:雌激素或成“保护伞”
最后则是一个大胆的猜测:可能还与激素微环境有关。Cuervo教授发现,老年女性雌激素受体(ERα)表达升高与CMA活性正相关,似乎在暗示……雌激素可能通过激活TFEB等转录因子,来增强溶酶体生物合成和CMA功能,而男性缺乏这种激活机制。
猜测依据:肝脏中性激素受体的表达水平,以及这些受体表达与 CMA 活性的相关性分析
所以,男女在CMA上的差异,其实是基因剂量、溶酶体质量、转录调控和激素信号共同作用的结果,由于生物学上的“先天不足”和“后天脆弱”,男性在衰老过程中更容易遭受CMA功能崩溃,而女性则通过各种机制,获得了抗击衰老的先天优势。
女同胞们也别高兴太早,虽然比男性好点儿,但大部分器官如胰腺、心肌、骨骼肌细胞等中的CMA也还是在走下坡路的,只是矮子里面拔将军罢了。那么,男女对立要不得,保护好我们的CMA才是头等大事!
图注:除了上部分提到的细胞,还有很多都会随着年龄的增长而出现CMA活动降低现象
根据上文,不难看出保护CMA活性的本质,其实就是对抗溶酶体脆弱性+激活X染色体上的CMA相关基因两点。
先说前者,人们可以通过补充Omega-3脂肪酸调节膜流动性,从而提升Lamp2a的稳定性,增强CMA活性[5]。
或是走另一条路子:激活转录因子TFEB(溶酶体生物合成主调控因子)促进溶酶体生物合成,这里派派推荐天然化合物姜黄素[6],两者互相补充,提高自身溶酶体的稳定性。
激活X染色体方面,这就涉及到表观遗传调控的相关内容了,可以使用组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACi)(如亚精胺)[7],可以上调Lamp2a和Hsc70的表达来恢复老年小鼠脑中的分子伴侣介导的自噬(CMA)活性。
图注:富含亚精胺的小麦胚芽
通过上述整合策略,有望降低我们的CMA衰退速度,为延长健康寿命提供新路径。
时光派点评
看完本文还是对CMA摸不着头脑?莫慌,Cuervo教授也即将在时光派第六届衰老干预论坛亮相!我们可以直接在现场,再听听Cuervo教授对“CMA”最新、最全的解读!
作为独特自噬模式(CMA)的创始人,爱因斯坦医学院衰老研究的Ana Maria Cuervo教授,一生都扎根于细胞自噬领域,探讨自噬如何影响衰老以及与衰老相关的病理状态,以期能通过开发药物调节细胞自噬,缓解神经退行性J病的发展。
而在2025年9月20~21日、时光派第六届衰老干预论坛就将隆重开幕之际,Cuervo教授就会为大家带来一场精彩绝伦的演讲。参加本次论坛,你就能和Cuervo教授面对面交流,还能接触到来自全世界各地、数十位衰老生物学界大咖学者的研究成果、最新见解!
—— TIMEPIE ——
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