美国范德堡大学医学院的研究人员领导的一项新研究揭示了一个以前未知的衰老适应机制，涉及细胞中最复杂的结构之一——内质网的动态变化。这个发现不仅为衰老的细胞机制提供了新的视角，还可能为与年龄相关的慢性疾病开辟了新的药物靶点。
在衰老过程中，人类及其他动物的细胞发生变化，尤其是在内质网（ER）的功能和结构上。内质网是细胞内负责重要生化过程的运输系统，像蛋白质折叠、脂质合成等，都依赖于它的正常功能。为了应对衰老带来的影响，细胞采用了一种被称为内质网吞噬（ER-phagy）的机制。这个机制是一种特殊的自噬过程，其中细胞会消化并回收受损或不必要的部分，这种部分的内质网会被选择性地分解。这种过程直到最近才被发现，但它在衰老过程中发挥了重要作用，甚至可能对寿命延长产生影响。
范德堡大学的生物学家克里斯·伯克维茨指出，尽管许多研究已经表明，衰老过程中细胞的不同机制会发生变化，但很少有研究集中在衰老如何影响细胞内部的复杂结构。他比喻说，细胞的运作类似于工厂，工厂内不仅仅需要有合适的机器，还需要机器按正确的顺序和位置进行布置，才能确保高效生产。“如果工厂的布局崩溃，生产效率会大大降低。”在细胞中，内质网充当着这一角色，帮助细胞组织、运输、合成和储存物质。在衰老过程中，内质网如何改变其形状和功能，成为研究的焦点。
内质网由多个亚结构组成，每个亚结构负责特定的功能。例如，粗糙内质网主要负责蛋白质的合成、折叠和运输，而光滑内质网则涉及脂质的合成与储存。内质网不仅是细胞内的一种重要支架，它的形状在特定情况下会发生改变。尽管我们知道内质网在细胞内扮演着多重角色，但对于它如何在衰老的过程中变化仍知之甚少。
为了探索内质网在衰老过程中的作用，研究人员选择了线虫作为实验对象。线虫是一种常用于衰老研究的模式生物，因为它们透明且衰老速度快，非常适合观察活体动物的细胞衰老过程。研究人员使用荧光和电子显微镜技术，观察了年轻和衰老线虫的内质网动态，结果揭示了年龄相关的内质网形态变化。
研究表明，随着线虫衰老，细胞内的粗糙内质网（负责蛋白质合成和折叠）的数量显著减少，而光滑内质网（负责脂质合成）的变化则较为轻微。尽管这些变化的具体生理意义尚需进一步研究，但它们可能解释了衰老带来的一些影响，比如细胞维持功能性蛋白质的能力下降，或者与脂肪积累相关的代谢异常。
研究人员进一步指出，这项发现暗示，内质网的重塑是一种“主动且保护性的反应”——它是衰老过程中细胞适应机制的一部分，可能帮助细胞应对衰老带来的挑战。伯克维茨表示，这一研究结果对于理解衰老过程中的细胞反应至关重要，尤其是对于开发抗衰老和延缓慢性疾病进展的治疗方法具有深远意义。
虽然现代医学已大大延长了人类的寿命，许多人如今能活到100岁以上，但这并不意味着身体保持强健。许多人在晚年仍会面临虚弱和慢性疾病的困扰。因此，后续研究将继续关注内质网在衰老中的动态变化，旨在揭示衰老过程中发生了什么、如何发生，以及如何利用这些知识促进健康长寿。
“内质网的变化发生在衰老过程的相对早期，这一点非常值得关注。”伯克维茨总结道，“这可能是功能失调和衰老相关疾病的早期迹象。”
本文译自：sciencealert，由olaola编辑发布
封面图片：unsplash/Susan Wilkinson