話說派派一直很好奇,那些勵志抗衰的中年男士們,到底都在焦慮自己身體出了啥問題?是脫發?三高?陽痿(bushi)?不過除了這些常見的煩惱外,最近在沖浪時,派派又意外發現了一個新的焦慮源頭(求別打!):你細胞制造的垃圾,或許不會再被“清理”!
近期,來自美國愛因斯坦醫學院的Cuervo教授在《Nature Aging》上的研究發現:身體內細胞自噬的衰退并非“一視同仁”,其在男女之間的表現差異顯著,這種差異甚至影響了整體器官的衰老速度!
除了接下來要給大家介紹的精彩內容外,派派還得小小劇透一波:就在今年9月即將開幕的時光派第六屆衰老干預論壇上,派派有幸邀請到了這位美國國家科學院院士—Ana Maria Cuervo教授。屆時,我們將有機會聆聽她在衰老與自噬研究領域的最新獨到見解!
好了,話不多說,還是趕緊來看看,為啥在自噬衰老這件事上,男女會出現如此大的差異吧?
自噬是什么,相信不需要派派再過多贅述了,就是身體吃掉受損的細胞和細胞器,以回收資源、節省能量的方法,在衰老的過程中發揮著重要的抵抗作用。
而分子伴侶介導的自噬(CMA)[2],是一種獨特的自噬模式,需要分子伴侶蛋白(如Hsc70)的參與。它能識別、運輸出現功能異常的蛋白質,把它們護送至溶酶體中進行降解。
而其中的關鍵就在于,如何精確地“區分”一段蛋白質該不該被清理?
主要還是因為此類蛋白質身上攜帶的“KFERQ”序列,含有這種標簽的蛋白質通常都是已經“壽終正寢”的代謝、分化和細胞周期調控等關鍵領域相關蛋白,而分子伴侶蛋白對這些序列極為敏感,能一眼認出含有該序列的蛋白質,展開一系列的運輸與降解操作,確保細胞內部穩態平衡。
圖注:CMA(分子伴侶介導的自噬)在細胞內蛋白質降解和循環中的作用
當 CMA 功能受損時,細胞內的受損蛋白質無法被及時清除,結果就是氧化損傷的蛋白越積越多,造成細胞功能障礙,加速細胞衰老[3]。以神經退行性J病為例,CMA缺陷會導致α-突觸核蛋白等毒性蛋白無法有效清除,助推帕金森病等J病的神經元損傷和死亡[4]。
而Cuervo教授發現,身體中絕大多數細胞類型的 CMA 活動,都會隨著年齡的增長而降低,并且這下降趨勢還有點……性別歧視的意思:不僅男女之間CMA活性存在差異,而且某些區域男性細胞的CMA活動下降幅度,要比女性來的更兇猛一些。
據悉,這一差異在多個組織器官中得到證實:
腦部區域
從“頭”說起,研究人員發現,隨著年齡增長,CMA活性在多個腦區(S1、CA1、DG)中顯著下降,特別是老年雄性小鼠的CA1區(記憶輸出與空間定位)和DG區(專注于輸入信息的精細化處理與區分),與雌性小鼠相比,其CMA活性分別降低約50%與30%。
圖注:雄性小鼠在多個腦區中CMA活性降低
在小腦的Purkinje細胞中(控制運動與協調的神經元細胞)也是同樣的景象,隨著衰老,CMA活性下降為年輕小鼠的一半,尤其是在雄性小鼠中,下降程度更為明顯。
圖注:Purkinje細胞中的CMA活性圖(紫色熒光表示正在進行CMA活動的溶酶體)
不過小腦顆粒細胞(負責信號傳遞與整合)表示:還好!盡管年輕小鼠中的雌性CMA活性高于雄性,但其在年老小鼠中還算保持穩定,沒有那種急速下降。
圖注:小腦顆粒細胞中的CMA活性圖(紫色熒光表示正在進行CMA活動的溶酶體)
代謝器官
除了大腦,這邊的情況也不容樂觀。Cuervo教授發現,腎臟的CMA活性,會因為年齡發生顯著降低,不過也與性別相關。雌性是腎小球(負責過濾血液);而雄性則更多出現在腎小管與集合管方面(負責重吸收與原尿的最后濃縮)。
圖注:腎小球、腎小管、集合管細胞中的CMA活性圖(紫色熒光表示正在進行CMA活動的溶酶體)
脂肪組織的情況就有些小復雜。年輕雄性的棕色脂肪組織 (BAT) 中的CMA 活動比雌性高出十倍以上,表明其強悍的脂肪能量代謝能力,但切換到脂肪組織里的另一大成分白色脂肪組織(WAT)時,年輕雌性又占據高地,CMA 活動比雄性高出五倍。
不過歲月不饒人,年紀大了就可能優勢不再,在所有脂肪組織中,雌性的 CMA 活動均隨著年齡的增長而增加,反倒雄性則是要么下滑,要么原地踏步,變化不大。
圖注:脂肪組織中的CMA活性圖(紫色熒光表示正在進行CMA活動的溶酶體)
來到肝臟,雖說肝臟的CMA活性整體上是走下坡路的,但這回的男女差異體現在肝臟的Kupffer細胞(重要的免疫細胞)上,結果顯示,雖說年輕雌性Kupffer細胞的CMA活性略高于雄性,不過隨著年齡增長,雄性Kupffer細胞的CMA活性反而有所回溫(終于扳回一局!)。
圖注:肝臟細胞、Kupffer細胞中的CMA活性圖(紫色熒光表示正在進行CMA活動的溶酶體)
總結下來就是,這畫面看起來確實有點扎心……從腦區再到代謝器官,身體上的絕大部分器官似乎都在發出一個聲音:如果你是男性,隨著衰老,你身體部分器官的CMA活性就要比女性低許多!其所代表的“身體素材回收計劃”也隨之損失了不少,但為什么?
細究機制,Cuervo教授找到了男女CMA差異的四方面原因:
X染色體基因優勢
溶酶體穩定性差異
轉錄調控性別偏好
激素潛在影響
No.1
X染色體基因優勢:天生雙保險配置
為了平衡兩性之間X染色體上的基因表達量,女性天生就能通過Xist 基因是來調控自身X染色體基因表達。Xist活躍時,它會沉默X 染色體上的其他基因。當Xist的表達減少時,沉默效應減弱,X 染色體上的其他基因表達增加,包括CMA的核心基因:Lamp2。
圖注:大腦中Xist表達的降低與CMA活性呈正相關
Cuervo教授發現,老年女性中,Xist的表達隨著年齡的增長而降低,且與CMA活性呈負相關,再次蓋章認證,雙X染色體,可以避開X染色體失活機制,從而維持CMA。而男性僅有一條X染色體,獲得這種補償……還有些困難。
No.2
溶酶體穩定性差異:男性垃圾處理站更易罷工
其次,溶酶體穩定性的性別差異,也放大了男性CMA的衰退現象。與女性的穩定不同,隨著衰老,男性的溶酶體膜脂組成會發生變化(如鞘磷脂堆積),導致Lamp2a(CMA核心蛋白)穩定性下降,不僅溶酶體數量減少,而且參與CMA的溶酶體比例顯著降低。
圖注:不同性別之間溶酶體參與 CMA 的能力以及與溶酶體數量的比較(冷色表示偏差)
No.3
轉錄調控性別偏好:男性基因沉默更顯著
此外,轉錄調控的性別偏好進一步放大了這種差異。在男性衰老的過程中,與CMA相關的基因(如Lamp2a、Hsc70)和全局調控因子(如TFE3)的轉錄水平下降得更為明顯,而女性可以維持甚至提升這些基因的表達,從而延緩CMA功能的衰退速度。
圖注:CMA的轉錄評分在衰老過程中的變化(冷色表示偏差)
No.4
激素潛在影響:雌激素或成“保護傘”
最后則是一個大膽的猜測:可能還與激素微環境有關。Cuervo教授發現,老年女性雌激素受體(ERα)表達升高與CMA活性正相關,似乎在暗示……雌激素可能通過激活TFEB等轉錄因子,來增強溶酶體生物合成和CMA功能,而男性缺乏這種激活機制。
猜測依據:肝臟中性激素受體的表達水平,以及這些受體表達與 CMA 活性的相關性分析
所以,男女在CMA上的差異,其實是基因劑量、溶酶體質量、轉錄調控和激素信號共同作用的結果,由于生物學上的“先天不足”和“后天脆弱”,男性在衰老過程中更容易遭受CMA功能崩潰,而女性則通過各種機制,獲得了抗擊衰老的先天優勢。
女同胞們也別高興太早,雖然比男性好點兒,但大部分器官如胰腺、心肌、骨骼肌細胞等中的CMA也還是在走下坡路的,只是矮子里面拔將軍罷了。那么,男女對立要不得,保護好我們的CMA才是頭等大事!
圖注:除了上部分提到的細胞,還有很多都會隨著年齡的增長而出現CMA活動降低現象
根據上文,不難看出保護CMA活性的本質,其實就是對抗溶酶體脆弱性+激活X染色體上的CMA相關基因兩點。
先說前者,人們可以通過補充Omega-3脂肪酸調節膜流動性,從而提升Lamp2a的穩定性,增強CMA活性[5]。
或是走另一條路子:激活轉錄因子TFEB(溶酶體生物合成主調控因子)促進溶酶體生物合成,這里派派推薦天然化合物姜黃素[6],兩者互相補充,提高自身溶酶體的穩定性。
激活X染色體方面,這就涉及到表觀遺傳調控的相關內容了,可以使用組蛋白去乙酰化酶抑制劑(HDACi)(如亞精胺)[7],可以上調Lamp2a和Hsc70的表達來恢復老年小鼠腦中的分子伴侶介導的自噬(CMA)活性。
圖注:富含亞精胺的小麥胚芽
通過上述整合策略,有望降低我們的CMA衰退速度,為延長健康壽命提供新路徑。
時光派點評
看完本文還是對CMA摸不著頭腦?莫慌,Cuervo教授也即將在時光派第六屆衰老干預論壇亮相!我們可以直接在現場,再聽聽Cuervo教授對“CMA”最新、最全的解讀!
作為獨特自噬模式(CMA)的創始人,愛因斯坦醫學院衰老研究的Ana Maria Cuervo教授,一生都扎根于細胞自噬領域,探討自噬如何影響衰老以及與衰老相關的病理狀態,以期能通過開發藥物調節細胞自噬,緩解神經退行性J病的發展。
而在2025年9月20~21日、時光派第六屆衰老干預論壇就將隆重開幕之際,Cuervo教授就會為大家帶來一場精彩絕倫的演講。參加本次論壇,你就能和Cuervo教授面對面交流,還能接觸到來自全世界各地、數十位衰老生物學界大咖學者的研究成果、最新見解!
—— TIMEPIE ——
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