上海
隨著歲月流逝，我們都會經歷身體機能逐漸衰退的過程，例如體力下降、代謝變慢、更容易生病。這背后的一個核心原因是細胞內的能量工廠——線粒體功能逐漸衰退，這也是衰老的關鍵標志之一。
然而，一個長期困擾科學家的問題是，在自然衰老過程中，究竟是什么原因導致了線粒體的損傷以及功能衰退？近期，一項發表在《自然-通訊》上的研究揭開了這個謎團的一角。
研究發現隨著個體衰老，線粒體的融合過程以及線粒體網絡會產生失衡，從而讓線粒體的功能大打折扣。這一衰退過程中，線粒體膜丟失了一種特殊脂質磷脂酰膽堿，導致線粒體融合更容易失敗。此外，一些初步實驗顯示，通過日常飲食增加膽堿攝入或能幫助恢復線粒體功能。
研究中，作者以秀麗隱桿線蟲為模型展開了研究，因為它壽命短（約2-3周），便于觀察整個生命周期的變化。
研究人員對比了年輕、中年和老年線蟲體內蛋白的變化。結果發現，在衰老早期，細胞會花費更多資源來應對壓力和維持蛋白質穩態；而到了衰老后期，代謝紊亂成為最突出的問題，尤其是與脂質和線粒體相關的代謝通路出現了顯著異常。
根據對數據的分析結果，其中SAMS-1的變化引起了作者的注意。SAMS-1是合成S-腺苷甲硫氨酸（SAM）的關鍵酶，而SAM是體內最重要的“甲基供體”，參與調控了多種生化過程。研究發現，在普通線蟲衰老過程中，SAMS-1的水平會出現急劇下降。而在兩種擁有“長壽”突變的線蟲中，即使線粒體存在缺陷，它仍然維持著較好的SAMS-1表達水平。這表明SAMS-1在健康長壽中發揮了關鍵作用，但它是怎么做到的？
圖片來源：123RF
為了解開這一謎團，作者嘗試在年輕線蟲中破壞了SAMS-1的表達基因，結果原本正常的線粒體融合過程顯著減弱了。線粒體融合是指線粒體之間合并、形成線粒體網絡的過程。在健康的年輕細胞中，線粒體會不斷地融合以及分裂，形成一張高度互聯、動態變化的網狀結構。這張網絡讓線粒體之間可以共享能量物質、DNA和蛋白質。SAMS-1的丟失讓線粒體網絡發生了碎片化，功能也嚴重受損。
具體機制上，SAMS-1參與合成的SAM主要參與了兩條下游通路，一是調控基因表達的DNA甲基化過程；二是合成細胞膜的磷脂成分，磷脂酰膽堿（PC）。為了區分哪一條通路受到了影響，研究人員依次阻斷了這兩條通路。
結果顯示，當阻斷磷脂酰膽堿合成時，線粒體出現了與SAMS-1缺失一樣的網絡碎片化缺陷。而直接給線蟲補充磷脂酰膽堿或者它的前體膽堿，就能修復線粒體的形態和功能。
更關鍵的是，這一機制或許并非只存在于線蟲中。研究團隊分析了英國生物銀行（UK Biobank）近3萬人的血液代謝數據。他們發現，隨著年齡增長，人體內合成磷脂酰膽堿的關鍵基因PEMT在許多組織中的表達量顯著下降。此外，老年人的磷脂酰膽堿水平普遍降低，尤其是在更年期后的女性中更為明顯。
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研究人員總結道，隨著年齡增長，體內合成磷脂酰膽堿的能力逐漸下降。由于磷脂酰膽堿是線粒體膜的重要組成成分，其缺乏會導致線粒體膜流動性變差，無法正常進行融合。最終，線粒體網絡破碎、能量產出下降，整個細胞的代謝陷入混亂。
他們的初步實驗也提示這一過程是可改善的。研究表明，通過飲食補充磷脂酰膽堿或膽堿，可以有效恢復老年線蟲的線粒體健康，這一措施在人類細胞實驗中也表現出保護作用。膽堿廣泛存在于雞蛋、肝臟、花生、大豆等食物中，而磷脂酰膽堿則是一種常見的膳食補充，這也提示多攝入這類食物或補充膳食補劑或有望幫助改善老年個體的線粒體健康。
參考資料：
[1] Poliezhaieva, T., Li, Y., Chaudhari, P.S. et al. Aging-associated decline of phosphatidylcholine synthesis is a malleable trigger of natural mitochondrial aging. Nat Commun 17, 3589 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71508-7
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