上海科技奖励研究成果科普化特别报道
人为什么会衰老?为什么不同个体衰老的速度会有很大的差异?我国科学家试图在细胞和基因层面探寻衰老的秘密。
对长生不老的追逐
自古以来,由于对生命的敬畏、对死亡的恐惧,人们尤其是古代帝王尝试各种办法,试图实现长生不老。相传,秦始皇统一六国后,派遣方士徐福率领数千童男童女,乘楼船入海求取长生不死仙药。唐代徐敞的诗句“武帝贵长生,延年饵玉英”描述了汉武帝服用丹药以求延年益寿、不老不死的故事。
随着现代科学的发展,人们逐渐认识到:衰老并非“疾病”,而是多细胞生物在进化中为平衡繁殖与生存而形成的自然机制,涉及细胞、分子、基因层面的复杂过程,逆转整个生物体的衰老目前仍难以实现。
其实,从古至今,人类在“长生”之路上已经获得了巨大的进步。古代社会受限于生产力水平低下、医疗技术落后和战争、灾害等因素,人类平均寿命较低,在先秦至汉代,根据史料推算,人类的平均寿命约为20岁。国家统计局的数据显示,我国人口的平均预期寿命在2020年已经达到了77.93岁。
健康地变老
在医学进步、社会发展、生活方式变革等多重因素共同作用下,现代人的寿命有了显著延长。2025年,世界卫生组织官网发布了《2025世界卫生统计报告》。报告显示,2000—2019年,全球人类的预期寿命与健康预期寿命均呈增长趋势。全球预期寿命从2000年的66.8岁升至2019年的73.1岁。同期全球健康预期寿命从58.1岁提升至63.5岁。
这里的健康预期寿命是指一个人在完全健康状态下预期生存的平均年数,剔除了疾病或伤残对生存质量的负面影响。可以看到,这两者之间有近10年的差距,这表明很多老年人的长寿是以牺牲健康为代价的。
早在1990年,世界卫生组织就提出了“健康老龄化”概念,强调提高老年生活质量而非无限延长寿命。这是从“追求长寿”到“延长健康寿命”的理念转变。
国家统计局的数据显示,截至2024年年底,我国65岁及以上人口有2.20亿人,占全国总人口的15.6%。国际上通常认为,一个国家或地区65岁及以上人口占比超过7%,则进入老龄化社会。这表明,我国已经步入老龄化社会,如何提高老年人的生活质量已成为重大的社会问题。
衰老及其伴随的各项生理功能的退化将导致老年人生活质量及生存率降低。大脑是感觉、运动、情感和认知等功能的控制中枢。脑衰老是行为衰退(包括认知能力退化、运动能力降低、睡眠和节律紊乱等)的重要原因。因此,理解脑衰老的分子调控机制对提高老年人口生活质量、实现老年健康至关重要。
为此,中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心蔡时青研究团队对脑衰老的分子调控机制展开了研究并取得重要突破,为研发延缓衰老和预防神经退行性疾病方法提供了新的理论依据和基因靶标。
脑衰老的“隐形推手”
在人类大脑衰老过程中,神经元(神经系统的基本结构和功能单位)之间传递信号的“桥梁”——突触的功能会显著下降,导致认知功能退化。
为了探究哪些基因影响了突触功能下降以及行为和认知衰老,蔡时青研究团队利用秀丽隐杆线虫进行了实验。这种线虫只有1毫米长,从出生到性成熟只需要几天,3个星期就走完一生,特别适合用来研究衰老问题。研究团队筛查了线虫的16 000个基因,锁定了59个和衰老相关的基因,发现其中2个表观遗传调控因子(人的同源基因分别为
BAZ2B基因和
EHMT1基因)处于最关键的位置。
研究团队通过分析人脑数据库发现了一个关键现象:随着年龄增长,大脑中
BAZ2B基因和
EHMT1基因的表达量逐渐升高,而它们的升高与阿尔茨海默病的病情进展呈正相关。
在小鼠实验中,研究团队降低了
BAZ2B基因和
EHMT1基因的功能。结果令人振奋——老年小鼠的认知能力显著提升,就像给老旧的电脑升级了处理器,使电脑的运算速度提升一样。这些结果表明,
BAZ2B基因和
EHMT1基因是重要的调控行为和认知衰老进程的因子,是潜在的抗衰老靶标基因。
这一发现不仅揭示了神经系统衰老的基因调控网络,更找到了潜在的抗衰老靶点,为研发抗阿尔茨海默病药物提供了全新方向。
胶质细胞与神经元的“对话”:
衰老速度的秘密
在生活中我们会发现,同样50多岁的人,有的像是“老腊肉”,有的还像是“小鲜肉”,为什么人与人之间衰老速度的差异如此之大?研究团队从秀丽隐杆线虫身上找到了答案:衰老速度和胶质细胞与神经元的“对话”有关。
胶质细胞是广泛分布于中枢和周围神经系统中的支持细胞,具有支持、营养和稳定内环境的作用,胶质细胞与神经元之间可进行双向通信。
研究团队揭示了一条新的、调控衰老速度的胶质细胞-神经元信号通路:胶质细胞中含有一种
rgba-1基因,作用于神经元上的受体
npr-28基因,进而抑制线粒体的应激反应,最终加速了线虫的衰老。在不同线虫品系中,
rgba-1基因和
npr-28基因存在遗传多态性,造成胶质细胞-神经元信号通路的强度不同,最终导致线虫的衰老速度呈现差异性。
这项工作首次揭示了个体之间衰老速度差异的分子基础,为进一步系统地理解健康长寿的生物学机制提供了新的切入点。
在我国步入老龄化社会的今天,抗衰老研究不仅是对生命奥秘的探索,更是应对老龄化社会挑战的科技支撑。也许在不久的将来,我们真能实现“岁月不留痕”的梦想,让每一个人都能健康地变老。
本文相关成果“衰老的神经生物学机制研究”荣获2023年上海市科技进步奖一等奖。
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2025年《科学画报》
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