在大多数多细胞生物中,衰老(aging)或老化,是指随着年龄增长,一个渐进的、不可逆的生物过程。该过程逐渐导致机体结构和组织细胞功能衰退,产生生理生化形态变化,适应性抵抗力减弱,最终导致生物死亡

衰老实际上是一种细胞反应,其特征是细胞丧失了稳定和长期的生长潜力,并伴随有其他表型发生改变,尤其是促进炎症的相关分泌物增加。

时间回溯到1881年,当时德国进化生物学家奥古斯特·魏斯曼提出:“细胞分化是有限的,所以才会导致身体器官机能逐渐下降。”但在1921年,诺奖得主阿莱克西斯·卡雷尔通过实验驳斥了魏斯曼的观点,并提出只要有适当的培养方式,细胞可以实现无限增殖。直到一个人的出现,使得细胞可以无限繁殖的观点被推翻。

1965年,伦纳德·海夫利克发表在《实验细胞研究》杂志上的一篇论文表明,正常人类胚胎细胞在体外培养时的分裂次数有限,仅为50次±10次,而后将会逐渐衰老。起初虽备受质疑,但经过一次次的实验进行验证后,人们逐渐接受了这一观点,并将其称之为“海夫利克极限”

图注:(a)年轻的细胞,(b)衰老的细胞结构

根据"海夫利克极限",一个细胞平均可以分裂50次左右,细胞每次分裂的周期大约为2.4年,美国科学家海夫利克根据这个数字,推断人类的极限寿命约为120岁。而在细胞的生命极限从第一次被人们关注到之后,就激发了广大研究人员探寻生命奥秘和抗衰老新策略的热情,与之相关的细胞衰老研究也越来越多。

随着研究的深入,人们逐渐清晰地认识到细胞衰老具有双重作用:一方面,细胞衰老对胚胎发育过程至关重要,适当的细胞衰老还能防止器官组织发生癌变,并促进损伤组织修复与再生。另一方面,随着年龄增长,衰老细胞不断积累并分泌大量因子,这些衰老相关分泌表型(SASP)会聚集炎症细胞、重塑细胞外基质、引发不必要的细胞死亡、诱导纤维化和抑制干细胞功能。另外,SASP还会加速周围正常细胞的衰老,最终导致各个组织的功能受损,身体机能逐渐下降。

图注:细胞衰老的原因和带来的影响

虽然衰老细胞具有一定的益处,但其有害影响远远超过益处,它存在于各种器官和系统,是引起各种疾病甚至导致死亡的"幕后推手"。研究表明,仅仅是将衰老细胞植入年轻小鼠体内便足以导致老龄相关病理过程以及持续的生理失能。相反,通过遗传方法敲除衰老细胞可减轻衰老小鼠的年龄相关退化并延长其健康寿命。这些研究表明,人类或许能从清除衰老细胞中获益。

图注:衰老细胞积累导致与年龄增长相关的疾病

事实也正是如此,小鼠疾病模型中的Senolytics(衰老细胞清除剂)已被证明可以改善动脉粥样硬化、骨关节炎、白内障、心肌肥厚、肾功能障碍、脂肪代谢障碍和肌少症等疾病,还可以延长小鼠的平均寿命及健康寿命。

图注:正在进行的Senolytics临床试验进展

如今,越来越多的Senolytics被人们发现和关注,期待并憧憬它们真正应用、造福人类的那天。

参考文献:

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  3. The landscape of aging. DOI: 10.1007/s11427-022-2161-3.

  4. A Senescence-Centric View of Aging: Implications for Longevity and Disease. DOI: 10.1016/j.tcb.2020.07.002.

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  6. Senolytics improve physical function and increase lifespan in old age. DOI: 10.1038/s41591-018-0092-9.

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德诺邦尚

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