加速变老8年!美科学家最新发现:极端不良气候大幅促进免疫衰老
人类生活在地球,作为这个星球上千万余物种之一,可能对我们生命造成严重影响的不良因素种类实不在少数,其中便包括人力难以改变、操控的自然界极端不良事件(自然灾害)。
然而,当人类劫后余生、逃出生天,极端不良事件的阴霾会顿时烟消云散吗?似乎也不是这样。上个月,在国际权威杂志PNAS上发表了这样一项研究,在飓风来临前后,分别测定孤岛上自由放养的恒河猴生理年龄,发现灾害事件让恒河猴体内包括关键免疫基因表达等多过程发生改变,相比对照组,飓风直接把恒河猴“吹”老了快2岁(约是人类7-8岁)[1]。
图注:“非人灵长类动物证实了自然灾难与免疫衰老间关联”,2022年2月发表于PNAS
免疫衰老:
衰老的“第十章”
九大衰老标识作为当下学界“金标准”[2],早已深入人心,其在衰老研究及干预中的价值,也于后续研究中被逐步证实。然而,自2013年“九大标识”提出以来,转眼间也快过十年,衰老标识家族是否“后继有人”,一直也是科学研究中的“重头戏”。
图注:目前被广泛接受的九大衰老标识。时光派汉化
在衰老标识的持续探索中,随着年龄增长不断加重的慢性炎症引发关注,并被称为是最可能的“衰老第十大标识”,而“温水煮青蛙”式的炎症积累,很大程度源于衰老过程中免疫功能的逐渐衰退[3]。
人类的免疫系统分为先天免疫和适应性免疫系统,分别由免疫器官、免疫细胞及免疫分子组成[4],层层加码,构建起坚实的机体屏障。然而,时间伟力无可阻挡,机体不可避免要发生些改变:与免疫系统关联最密切的骨髓造血干细胞老化,重要的免疫器官胸腺和淋巴结也在萎缩,免疫系统日薄西山,并最终引发全身性衰老[5-7]。
图注:衰老发生的过程。时光派整理绘图
极端不良事件:
衰老背后又一推手?
然而,衰老是个筐,不少都能往里装,机体衰老还远不仅源于内在稳态丧失,更与外界环境因素息息相关。
在全球气候急剧变化的当下,异常高温、干旱、飓风等极端气候事件频发[8],早前美国心脏协会旗下权威杂志Circulation,及顶级期刊柳叶刀子刊均发表研究,称重大灾难事件增加了幸存者心血管疾病和慢性炎症的发生[9, 10]。
图注:一些极端气候事件
为了进一步了解极端事件对生物体衰老进程的影响,研究人员以遭受飓风“玛丽亚”(2017年登陆加勒比海域波多黎各)袭击的一个孤岛上的恒河猴为对象,试图通过对这种“高级”模式生物的研究,揭示其中规律。
图注:非人灵长类动物恒河猴,是一种极其珍贵的实验模型,成本昂贵,且众多疾病的发病机制与人类几乎相同
得益于团队对这群小猴子的常年监测,在飓风发生前的四年时间里,400余只恒河猴的外周血液样本被保存了下来,并在飓风后的一年,成功收集到100余只恒河猴血液样本——很可惜,不少恒河猴并没能从这场灾难中活下来。
而对于那些幸运存活的恒河猴,研究发现,与灾难发生前的舒坦日子相比,飓风极为显著改变了它们体内的基因表达过程,且表现出与衰老几乎完全相同的规律,不分性别、一视同仁。
图注:飓风显著改变了恒河猴体内基因表达,表现出与衰老相同的变化规律
No.1
飓风改变恒河猴体内与免疫过程相关基因表达
进一步分析发现,因为飓风而表达出现变化的基因并非可有可无,实际多与免疫过程息息相关。与未经历飓风的个体相比,灾难中存活的恒河猴拥有明显更高的经典单核细胞及较低的辅助T细胞基因表达,这表明生物体炎症水平大幅上升,但免疫反应却可能迟迟无法启动[11, 12]。
图注:飓风使得恒河猴体内多种免疫过程分子表达发生改变
No.2
飓风使恒河猴体内蛋白质稳态被破坏
不仅如此,飓风还干扰了恒河猴体内蛋白质稳态调节过程。经历飓风的恒河猴,其体内编码分子伴侣(协助细胞内分子组装、蛋白质折叠[13])与泛素化相关因子的基因表达大幅下降。这意味着,蛋白质错误折叠概率上升,且错误蛋白无法被泛素化过程及时清除,可能会促进阿尔兹海默症等疾病的发生[14, 15]。
一场飓风加速两大衰老特征快步走:慢性炎症增加、蛋白质稳态丧失,恒河猴们很难不提前衰老——相比对照组,它们的生理年龄(衡量衰老的生物学年龄)足足老了快2岁(1.96岁)。若是按人类寿命衡量,相当于经历过飓风的成年人会加速衰老7到8年。
图注:飓风破坏了参与蛋白质稳态的基因,并与加速机体全面老化
时光派点评
决定选取这一研究与大家分享,实则有以下一些原因。作为一个曾参与全球气候变化研究的科研人员,我曾深切感受到环境治理的迫切与阻力,迫切之处在于,气候变化已势不可挡,各种极端气候事件不会停下脚步。而阻力之处则在于,环境治理是一项耗费巨大、可能很长时间内都无法带来切实效益,甚至需要经济快速发展做出让步的工程。
但如同今日分享研究中所言,极端气候事件绝不仅是单单影响了我们居住的这颗星球,它同样威胁到这颗星球上所有物种的生命安全,包括人类。如能更深刻认识到这一点,人类在与极端气候事件对弈中的阻力将化为动力。
如果将自然气候比作一个生物体,那么极端不良事件的频发同样是其衰老的推手,宇宙万物、浩瀚星河、我们正生活的这颗星球与其上所有物种,都在衰老,但人类的智慧或许终将带来一个不朽的未来。
—— TIMEPIE ——
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