Aging Cell丨倪芳团队构建人类血浆全生命周期代谢与脂质图谱并揭示衰老代谢轨迹

随着人口老龄化加剧和慢性疾病负担日益加重，揭示人体一生之中“如何变老”已成为基础研究与临床医学共同关注的焦点。代谢作为连接基因、环境与表型的重要枢纽，广泛参与生命活动的各个环节。然而，目前针对人类全生命周期的系统代谢研究仍不够完善，尤其是能够同时解析代谢组与脂质组、并系统覆盖从新生儿到老年各关键阶段的研究图谱较为缺乏。这限制了我们从全局视角理解生命不同阶段的代谢重塑规律，以及这些变化对疾病风险与生理衰老进程的预示意义。

近日，中国科学技术大学生命科学与医学部、免疫应答与免疫治疗全国重点实验室倪芳团队在国际衰老领域期刊Aging Cell发表题为A Global Metabolomic and Lipidomic Landscape of Human Plasma Across the Lifespan的研究论文。该研究基于非靶向 代谢组学与脂质组学联合分析，构建了覆盖0-84岁共136例样本的人体血浆“终身代谢—脂质图谱”，系统描绘了从新生儿到老年的动态代谢轨迹，并在此基础上建立了评估“代谢年龄”的衰老时钟模型，为理解人类衰老机制及相关健康风险提供了新视角。

研究将受试者划分为新生儿、幼童期、中童期、青春期、青年期、中年期和老年期7个阶段，并对血浆样本进行高通量非靶向代谢组与脂质组检测。结果表明，年龄是影响血浆代谢与脂质组成的主要因素，各年龄段呈现出明显的代谢特征差异。其中新生儿阶段最具独特性：半乳糖代谢和三羧酸循环等能量通路高度活跃，而一类名为鞘氨醇（sphingosine, SPH）的脂质异常富集，构成新生儿血浆中特有的脂质标志。进一步功能实验显示，SPH 可够诱导多种免疫细胞凋亡并降低其活化水平，提示新生儿体内高水平的SPH可能参与塑造早期免疫稳态，在支持组织发育的同时避免过度炎症反应。

随着年龄增长，人体代谢呈现线性升降与非线性波动并存的模式。通过滑动窗口统计模型（DE-SWAN）分析，研究团队发现，约7岁、22岁及 67岁前后是全身代谢与脂质谱发生显著重构的关键节点。进入老年阶段后，多种氨基酸及其肽类在血浆中明显积累，同时胆汁酸及相关代谢物显著升高，并伴随部分脂质亚型的比例失衡。结合既往外周血转录组数据深入分析发现，与氨基酸合成相关的酶类在老年人中普遍上调，而参与三羧酸循环等能量利用通路的分子则呈下降趋势，呈现出一种“合成增强、利用不足”的代谢状态。这一模式与慢性炎症、氧化应激及多种老年相关疾病风险高度吻合，提示氨基酸与胆汁酸代谢异常可能是机体步入衰老阶段的重要代谢标志。

在代谢图谱的基础上，研究团队进一步构建了基于代谢物和脂质特征的“代谢衰老时钟”模型。通过弹性网回归（ElasticNet）筛选关键变量，分别建立了代谢物时钟、脂质时钟及二者结合的联合时钟，各模型均可在约±8岁的误差范围内预测个体实际年龄，其中联合模型性能最优。为提高临床适用性，又借助断棒模型（broken-stick）对特征集进行精简，最终筛选出仅含5-9个代谢/脂质指标的简化模型，依然能够高效预测年龄。该结果表明，通过少量高信息量的代谢标志物，有望在常规检测中引入“代谢年龄”这一新维度，用于识别早期高风险个体及评估干预效果。

综上所述，本研究通过跨年龄段系统取样的代谢组与脂质组学联合分析，绘制了人体血浆代谢与脂质随年龄变化的动态图谱，从系统层面揭示了新生儿特异的脂质—免疫特征、随年龄变化的线性/非线性代谢轨迹，以及老年阶段氨基酸与脂质失衡等核心规律。这不仅为理解人类自然衰老过程提供了动态而精细的分子证据，也为未来开发基于代谢组学的衰老评估工具与精准干预策略奠定了重要基础。

中国科学技术大学生命科学与医学部博士生刘信如和梁婷婷为论文共同第一作者，中国科学技术大学生命科学与医学部、免疫应答与免疫治疗全国重点实验室倪芳教授为本文的通讯作者。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/acel.70316

倪芳课题组（中国科学技术大学生命科学与医学部）：聚焦生物力学、代谢等前沿方向，通过多学科交叉研究，揭示造血/免疫稳态及其失衡的调控机制。近五年研究成果以最后通讯作者发表在Nature Biomedical Engineering（2025）, Nature Communications （2025），Cell Reports Medicine（2024）等国际学术期刊。欢迎血液学、免疫学、生物信息学、生物医学工程、神经生物学等相关专业的有志科研之士申请博士后及特任副研究员岗位。申请者请投递简历。

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