用脑过度or压力催化，大脑才是衰老的源头？

读书用脑过度，头发会变白，这是不是说衰老提前到来了？高考刚刚结束不久，许多考生发现自己已经“早生华发”，不由得担心，用脑过度是否会引发早衰。

图源：Fabio Buonocore

在我们以往的认知中，随着人类年龄的不断增长，新陈代谢趋于缓慢，细胞老化后能量消耗逐渐减少直到停止。然而最近，科学家发现，生物学中的衰老可能存在一个悖论：老年人的某些细胞恰恰相反，老化之后却要消耗更多的能量。

2002年，哥伦比亚大学心理生物学家Martin Picard的研究生Gabriel Sturm在观察培养皿中人类皮肤细胞代谢过程中发现，已经停止分裂的僵尸细胞的代谢率约为年轻细胞的两倍。

“虽然这些衰老的僵尸细胞看起来毫无生气，也不再执行过去的基本功能。按道理说，它们应该比年轻细胞消耗更少的能量。然而事实上，它们却是潜在的能量获取者。”Martin Picard说。

研究团队发现，这种看似矛盾的能量匹配方式实际另有原因：老化细胞因为积累损伤而产生了更多能耗，比如DNA的改变、炎症的产生。他们认为，这种能耗的错配也许正是导致衰老的重要驱动力。在这一过程中，大脑扮演了重要的角色。

一些细胞衰老需要获取更多能量，大脑通过剥夺身体其他生物过程的资源来做出反应，最终导致衰老的各种外在表现，比如头发变白、肌肉减少等。Picard将这个模式命名为“大脑-身体能量守恒模型”。

大脑是衰老的源头吗？虽然，在衰老的机制中很多谜题并没有解开，但科学家一直在努力尝试破译大脑与衰老之间微妙的关系。

最早揭示大脑在衰老过程中产生影响的证据，源于心理压力对单个细胞影响的研究。21世纪初时已经有研究将长期压力与健康状况不佳联系起来。时任加州大学旧金山分校博士后研究员的Elissa Epel和同事们聚焦这一领域，研究慢性压力是否会给细胞留下印记。

由于当时人们对于细胞层面的机制运作知之甚少，因此研究人员决定从端粒的长度入手。端粒随着生物体的衰老而逐渐缩短，这一过程是细胞衰老的明显特征。

该小组招募了58名健康女性参与研究。其中19名拥有健康的孩子，另外39人的孩子患有慢性病。研究人员推断，与拥有健康孩子的女性相比，孩子患病的女性通常要承受更大的压力。果然，研究结果证实了这一点：孩子患病的女性端粒更短。长期处于压力的她们，细胞会加速衰老。

当然，研究小组还发现了其他应激源导致端粒缩短的证据，比如童年的不良经历、工作中的疲劳等。虽然在端粒长度方面的研究结果喜忧参半，但研究人员也收集到了将压力与衰老其他分子标记联系起来的证据。

北卡罗莱纳大学教堂山分校大学的医生兼科学家Anthony Zannas团队发现，生活中的高压力与表观基因组加速老化的迹象有关。表观基因组是基因组的化学修饰模式，如DNA甲基化有助于调节基因的表达。这些变化可能是由应激激素如皮质醇介导的。研究团队发现，在女性中较高水平的皮质醇与较低水平的DNA甲基化有关，同时也与肿瘤坏死因子TNF编码基因的表达增加有关。（TNF是一种与炎症相关的信号。）

很多研究团队一直在动物身上研究这些机制产生的过程。虽然和复杂的人类行为相比，动物模型有其局限性，但仍然能为探索人类的隐秘机制发挥借鉴作用。

明尼苏达大学生物学家Alessandro Bartolomucci发现，当小鼠受到天敌袭击时会发生心脏损害，长期暴露在这样环境中会加速老化，寿命缩短。

而这样的情况同样出现在恒河猴的身上。恒河猴是社会等级较为分明的动物种群。Snyder-Mackler团队发现，社会地位较低的猴子免疫细胞中带有更多的炎症因子。而当它们的社会等级发生变化时，免疫细胞中的基因表达模式也相应地发生了改变，以匹配他们的等级。

所以，慢性压力在细胞层面会导致衰老可以说是“实锤”了。这些证据均指向了大脑。众所周知，大脑能够调节生理和心理的反应。但直到现在还没有一个模型能够将所有发现整合到一起来解释大脑是如何发挥作用的。

Picard团队认为，“大脑-身体能量守恒模型”可以为研究压力是如何从大脑传递到身体的机制提供一个框架。他们还聚焦于一个在衰老发生的交换中起到很重要作用的分子——生长分化因子15(growth differentiation factor 15，GDF15)。

GDF15作为“细胞信使”，在人类衰老过程中起到关键性作用，与衰老相关的很多机制都有关系，包括细胞衰老、线粒体功能障碍、以及阿尔兹海默病等退行性疾病等。甚至在与妊娠、癌症等导致的恶心与食欲不振中也不乏它的身影。

尽管许多器官都分泌GDF15，但它的受体只存在于一个位置——大脑。这些特征让研究人员感到GDF15是负责向大脑传输细胞压力的信号的。

Picard团队在即将出版的预印本中提出，血液和唾液中的GDF15水平会随着心理压力而增加，这表明“大脑-身体能量守恒模型”可以解释至少一种心理压力导致衰老的途径。

Bartolomucci 表示：“大脑-身体能量守恒模型有很多成功之处，其中之一就是它能够将许多与衰老相关的现象聚集在一起。虽然单个分子不太可能是像衰老这样复杂过程的唯一驱动力，但GDF15是其中最有趣的一个。”

图源：Kevin Frayer/Getty

一直以来，“抗衰老”始终是科研的热门领域。科研人员始终在努力寻找让人类活得更长、更健康的方式。虽然还有很多问题尚无解答，但他们已经逐渐找到未来研究的一个重要途径：梳理压力源的类型，以时间量化衰老轨迹，以及不同生物变化在何时、如何叠加。

正如epel所说，我们总是想要一个简单的答案，一种衡量衰老的明确的方法。但生物学并没有这么简单，要走的路还很长。

参考文献：

https://doi.org/10.1038/d41586-025-01886-3