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磨煉使人進(jìn)步,而舒適只會(huì)讓人……發(fā)yan!
在這個(gè)熬夜久坐、空氣污染、慢性壓力、營養(yǎng)過剩,還充斥著精加工零食、奶茶果汁、油炸快餐、反式脂肪酸的世界里,我們體內(nèi)的y癥總是時(shí)不時(shí)地冒出來找一下存在感。
慢性y癥,很多人的一生之?dāng)场K撬ダ系氖拇髽?biāo)識(shí)之一,也被譽(yù)為萬病之源,從心血管病到糖尿病,從阿爾茨海默病到a癥,背后都有它的推波助瀾。
最近,y癥的“罪名”可能又要加一項(xiàng)了。在國際學(xué)術(shù)期刊《PNAS》中[1],西班牙的學(xué)者從果蠅身上發(fā)現(xiàn):當(dāng)體內(nèi)一小撮細(xì)胞開始衰老,它們會(huì)迅速想辦法傳染給其他的健康細(xì)胞,而對(duì)這種衰老“胞胞相傳”推波助瀾的的關(guān)鍵,正是y癥
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我們身上的細(xì)胞在日復(fù)一日的勤懇工作中,難免會(huì)遇到一些挫折,比如DNA損傷、氧化應(yīng)激、環(huán)境壓力等,而當(dāng)這些小損傷累積起來,細(xì)胞就會(huì)不堪重負(fù)、走向衰老的結(jié)局。
一般來說,衰老的細(xì)胞被免疫識(shí)別、清理,給新細(xì)胞騰出位置,保證細(xì)胞的更新?lián)Q代。但隨著我們逐漸被歲月摧殘、被社會(huì)毒打,被不良習(xí)慣殘害(bushi),衰老細(xì)胞的產(chǎn)生速度可能就會(huì)遠(yuǎn)超免疫系統(tǒng)的清理速度,于是,衰老細(xì)胞堆積了。
這些堆積的衰老細(xì)胞雖然賴著不走,但是并非什么也不做,只不過……它們做的都是“壞事”。
它們會(huì)不停地向周圍環(huán)境釋放各種促y、促衰的分子(也就是衰老相關(guān)分泌表型,SASP)。而這些SASP信號(hào)會(huì)進(jìn)一步影響周圍仍然工作的健康細(xì)胞,煽動(dòng)它們的衰老[2]。
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這就是衰老的“胞胞相傳”。從一小撮細(xì)胞衰老,到身體的全面衰老,中間的SASP信號(hào)傳播環(huán)節(jié)既神秘又重要。這個(gè)環(huán)節(jié)傳播衰老的過程究竟是什么樣子的?這個(gè)“胞胞相傳”的秘密,正是本篇想要解開的謎題。
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果蠅和人類的祖先雖然早在6億年前就分開獨(dú)立演化了,但很多核心信號(hào)通路幾乎是原樣保留的。在果蠅里找到的機(jī)制,大概率在人體里也存在。因此,研究者選擇在繁殖快、基因操作方便的果蠅——的幼蟲中探索。
聽起來可能有點(diǎn)惡心,但果蠅的幼蟲體內(nèi),恰好有一種叫作“翅膀成蟲盤”的結(jié)構(gòu),我們可以把它理解成成蟲的“預(yù)備役”。在果蠅的發(fā)育中,幼體的大部分細(xì)胞會(huì)s亡,由成蟲盤進(jìn)一步變成蛹和成蟲。
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圖注:果蠅幼蟲的成蟲盤
因?yàn)橐l(fā)育成翅膀,所以,翅膀成蟲盤是一團(tuán)薄薄的、扁平的細(xì)胞,分為前區(qū)和后區(qū),研究者可以在后區(qū)精準(zhǔn)改造基因、誘導(dǎo)衰老,然后就可以用顯微鏡直接觀察、測量衰老細(xì)胞的占比,簡單、透明、好操作。
為了觀察衰老細(xì)胞的“傳播”,研究者先用輻射損傷細(xì)胞,后又阻止它們的凋亡,就這樣制造了第一波衰老細(xì)胞。
在這些本該被清理卻賴著不走的細(xì)胞內(nèi),反映應(yīng)激的警報(bào)通路JNK通路被持續(xù)激活。細(xì)胞本身也不再復(fù)制、體積變大,研究者給這些細(xì)胞染上紅色的熒光,發(fā)現(xiàn)它們目前約占總成蟲盤細(xì)胞的10%。
而3天(72小時(shí))后研究者發(fā)現(xiàn),衰老細(xì)胞的規(guī)模已經(jīng)悄悄擴(kuò)大到了24%。已知衰老細(xì)胞自己已經(jīng)永久停止復(fù)制了,所以,多出來的這些發(fā)出紅色熒光的細(xì)胞就不是原來的衰老細(xì)胞復(fù)制而來,唯一的解釋就是:周圍原本正常的細(xì)胞,被轉(zhuǎn)化成了新的衰老細(xì)胞。
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圖注:輻射后 24、48、72小時(shí),表達(dá)紅色熒光標(biāo)記的衰老細(xì)胞在果蠅翅膀成蟲盤后區(qū)的分布;TREred(紅色熒光)陽性區(qū)域的覆蓋面積隨時(shí)間變化
所以說,第一波衰老細(xì)胞的傳播,可能是通過分泌一些因子來煽動(dòng)衰老的,也就是SASP。
那么,衰老細(xì)胞發(fā)出了哪些信號(hào)呢?研究者檢測了多種衰老生物標(biāo)志物的表達(dá),發(fā)現(xiàn)在刺激第一波細(xì)胞衰老24小時(shí)后,這些細(xì)胞產(chǎn)生了很多刺激細(xì)胞生長和氧化損傷的分子(如upd、wg、ROS),而在48小時(shí)后它們又開始生產(chǎn)Dpp蛋白,細(xì)胞也開始變得肥大。
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圖注:輻射后24小時(shí),upd、Wg的表達(dá)及ROS水平升高(綠色信號(hào));而dpp基因的表達(dá)在48小時(shí)后被觀察到;下班表現(xiàn)出細(xì)胞肥大特征
Dpp蛋白,在果蠅體內(nèi)就相當(dāng)于人體內(nèi)的TGF-β,能指揮細(xì)胞生長、產(chǎn)生炎癥或s亡。早在2013年,科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)它是哺乳動(dòng)物衰老“傳播”過程中的關(guān)鍵信號(hào)之一[3]。
而Dpp出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)(48小時(shí)后),恰好和第二波衰老細(xì)胞大量出現(xiàn)的時(shí)間(48–72小時(shí))高度重合。這讓研究者們懷疑:Dpp會(huì)不會(huì)就是那個(gè)傳播衰老的關(guān)鍵信號(hào)?
為了驗(yàn)證,研究者們通過破壞Dpp受體,切斷了一些細(xì)胞接受Dpp信號(hào)的途徑,結(jié)果不出所料,這種情況下細(xì)胞的衰老真的沒有進(jìn)一步擴(kuò)大。也就是說,第一波衰老細(xì)胞必須要分泌Dpp,周圍的正常細(xì)胞必須能接收Dpp,才會(huì)出現(xiàn)衰老的“胞胞相傳”現(xiàn)象。
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圖注:阻斷Dpp分泌后,衰老細(xì)胞未出現(xiàn)隨時(shí)間擴(kuò)增的現(xiàn)象
看來,與既抑制炎癥,又有可能在特定環(huán)境下放大y癥、推動(dòng)衰老的TGF-β類似,Dpp在果蠅體內(nèi)也是“亦正亦邪”的角色,不僅能指揮細(xì)胞生長、分化,還可能成為衰老進(jìn)一步擴(kuò)大的推手。
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那為什么同一個(gè)分子會(huì)干出截然相反的兩件事呢?一般來說,Dpp(或人類的TGF-β)調(diào)控的分子一般是“固定的”,一般會(huì)通過Mad蛋白傳遞信號(hào),幫助細(xì)胞更好地生長和增殖[4]。
但在誘導(dǎo)衰老這件事上,Dpp貌似走了另一條非尋常的路徑:它繞過了Mad蛋白的傳遞,悄悄借用了果蠅體內(nèi)原用于殺菌的Imd免疫通路:
研究者發(fā)現(xiàn),Dpp進(jìn)入細(xì)胞后,激活了一種叫Tak1的蛋白。Tak1蛋白就相當(dāng)于細(xì)胞中的信號(hào)樞紐,平時(shí)負(fù)責(zé)接收免疫信號(hào)、調(diào)動(dòng)應(yīng)激,但在這里,它被Dpp激活,成了促進(jìn)衰老蔓延的推手。
研究者觀察到,當(dāng)正常細(xì)胞過量生產(chǎn)Tak1蛋白時(shí)就會(huì)變成衰老細(xì)胞;反過來抑制Tak1的表達(dá)后,衰老細(xì)胞的第二波傳遞就消失了!也就是說,Tak1的確是Dpp傳播衰老的必經(jīng)環(huán)節(jié)。
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圖注:正常細(xì)胞中過表達(dá)Tak1激酶,可直接誘導(dǎo)JNK激活;抑制Tak1功能后,輻射誘導(dǎo)的初始衰老細(xì)胞在24~72小時(shí)內(nèi)數(shù)量保持恒定
而這個(gè)Tak1其實(shí)就是上面提到Imd通路的一環(huán),Dpp成功借用Tak1蛋白之后,順著Imd通路繼續(xù)激活了后續(xù)的JNK通路和Relish(相當(dāng)于人體內(nèi)控制炎癥的NF-κB通路),從而把正常細(xì)胞變成新衰老細(xì)胞。
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圖注:抑制免疫相關(guān)基因后,衰老細(xì)胞的擴(kuò)增被阻斷
同樣,這個(gè)環(huán)節(jié)每個(gè)蛋白都是缺一不可,少一個(gè)就無法“傳播”衰老。總而言之,Dpp在特殊情況下,會(huì)借用果蠅體內(nèi)的先天免疫通路Imd傳遞衰老
不僅如此,研究者還發(fā)現(xiàn),Dpp的“經(jīng)典路線”其實(shí)也在其他方面“發(fā)力”,它會(huì)刺激周圍的正常細(xì)胞增殖,讓組織像腫瘤一樣過度長大。
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也就是說,Dpp一邊通過非經(jīng)典路線擴(kuò)大衰老細(xì)胞人數(shù);另一邊又通過經(jīng)典路線讓組織異常生長。
而這些變化背后都離不開y癥的推波助瀾。第一波衰老的細(xì)胞之所以能進(jìn)一步擴(kuò)大,靠的就是借用免疫通路(Relish/NF-κB)。也就是說,某些慢性y癥狀態(tài)或反復(fù)的y癥(比如慢性感染、自身免疫病)可能就在無意中助長了衰老的進(jìn)一步擴(kuò)散。
所以說,如果我們能在日常生活中均衡飲食、規(guī)律運(yùn)動(dòng)、充足睡眠,管理好時(shí)不時(shí)冒頭的慢性y癥,或許就能在掐斷衰老“胞胞相傳”的苗頭~
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參考文獻(xiàn)
[1]Garcia-Arias, J.M., et al., Dpp and immune response pathway factors mediate paracrine induction of senescent cells in Drosophila. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2026. 123(20): p. e2602167123.
[2]Wang, B., et al., The senescence-associated secretory phenotype and its physiological and pathological implications. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 2024. 25(12): p. 958–978.
[3]Acosta, J.C., et al., A complex secretory program orchestrated by the inflammasome controls paracrine senescence. Nature Cell Biology, 2013. 15(8): p. 978–990.
[4]Affolter, M., et al., Nuclear interpretation of Dpp signaling in Drosophila. The EMBO Journal, 2001. 20(13): p. 3298–3305.
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