衰老,作为一项涉及多器官、跨越多重生物学层级的机体系统性退行性演变,其深层的分子机制至今仍是生命科学领域悬而未决的核心命题。各器官系统是否遵循统一的衰老节律?是否存在调控系统衰老的分子时空枢纽?中国科学家就给出了相关答案。
北京时间7月25日,中国科学院动物研究所刘光慧研究员、国家生物信息中心张维绮研究员、中国科学院动物研究所曲静研究员与四川大学华西医院杨家印教授合作团队在国际学术期刊《细胞》(Cell)发表了题为“Comprehensive Human Proteome Profiles Across a 50-Year Lifespan Reveal Aging Trajectories and Signatures”的研究成果。
研究团队融合超高灵敏度质谱技术与人工智能算法,系统分析了从年轻到老年(跨度50年)的人类个体中,涵盖心脏、血管、肝脏、胰腺、免疫组织等13种关键组织、七大生理系统的蛋白质动态变化。
在该研究中,研究团队主要实现了三方面突破:
研究成果示意图
——绘制“衰老时间表”。研究发现,人体器官衰老并不同步,存在清晰的“时间表”: 30岁左右为衰老轨迹的初始分水岭——肾上腺组织率先呈现衰老特征,提示内分泌稳态失衡或为早期驱动力;同期主动脉亦出现稳态偏移,进一步印证了它作为“衰老哨兵”的先锋定位。45岁~55岁被确认为衰老进程的里程碑式转折点,绝大多数器官蛋白质组在此阶段经历“分子级联风暴”,差异表达蛋白呈爆发性激增,标志其成为多器官系统性衰老的关键生物学转变窗口。
——揭示“衰老风暴”奥秘。图谱清晰显示, 衰老的核心分子特征之一是蛋白质稳态网络的系统性崩解。
——锁定“衰老总开关”。该研究的另一大突破在于 首次确证血管系统是驱动全身多器官衰老的“核心枢纽”,衰老的血管组织(尤其是主动脉)会特异性分泌大量促衰老因子。
研究团队还通过多维度实验验证(体外细胞、动物模型),锁定如GAS6、GPNMB等关键促衰因子。这些因子如同“衰老信号弹”,进入血液循环后,能直接诱导血管自身细胞衰老,并能远程加速其他器官的衰老进程。
这也揭示了“衰老扩散”的核心机制: 局部组织的衰老并非孤立事件,而是通过分泌因子介导的“器官间通讯网络”,引发全身系统性衰老的级联反应。
综上所述,该研究整合了蛋白质组大数据、人工智能建模与多维度功能验证,首次提出了蛋白质稳态失衡-血管衰老枢纽模型,为系统性衰老机制提供了新范式。下一步,研究团队将依托生命周期蛋白衰老图谱,深挖关键驱动因子,推进无创衰老标志物检测与器官时钟临床应用,以精准重塑蛋白稳态网络,延长健康寿命,构建下一代衰老干预的理论基础。
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