讀書用腦過度，頭發(fā)會變白，這是不是說衰老提前到來了？高考剛剛結束不久，許多考生發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)“早生華發(fā)”，不由得擔心，用腦過度是否會引發(fā)早衰。

圖源：Fabio Buonocore

在我們以往的認知中，隨著人類年齡的不斷增長，新陳代謝趨于緩慢，細胞老化后能量消耗逐漸減少直到停止。然而最近，科學家發(fā)現(xiàn)，生物學中的衰老可能存在一個悖論：老年人的某些細胞恰恰相反，老化之后卻要消耗更多的能量。

2002年，哥倫比亞大學心理生物學家Martin Picard的研究生Gabriel Sturm在觀察培養(yǎng)皿中人類皮膚細胞代謝過程中發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)停止分裂的僵尸細胞的代謝率約為年輕細胞的兩倍。

“雖然這些衰老的僵尸細胞看起來毫無生氣，也不再執(zhí)行過去的基本功能。按道理說，它們應該比年輕細胞消耗更少的能量。然而事實上，它們卻是潛在的能量獲取者。”Martin Picard說。

研究團隊發(fā)現(xiàn)，這種看似矛盾的能量匹配方式實際另有原因：老化細胞因為積累損傷而產(chǎn)生了更多能耗，比如DNA的改變、炎癥的產(chǎn)生。他們認為，這種能耗的錯配也許正是導致衰老的重要驅動力。在這一過程中，大腦扮演了重要的角色。

一些細胞衰老需要獲取更多能量，大腦通過剝奪身體其他生物過程的資源來做出反應，最終導致衰老的各種外在表現(xiàn)，比如頭發(fā)變白、肌肉減少等。Picard將這個模式命名為“大腦-身體能量守恒模型”。

大腦是衰老的源頭嗎？雖然，在衰老的機制中很多謎題并沒有解開，但科學家一直在努力嘗試破譯大腦與衰老之間微妙的關系。

最早揭示大腦在衰老過程中產(chǎn)生影響的證據(jù)，源于心理壓力對單個細胞影響的研究。21世紀初時已經(jīng)有研究將長期壓力與健康狀況不佳聯(lián)系起來。時任加州大學舊金山分校博士后研究員的Elissa Epel和同事們聚焦這一領域，研究慢性壓力是否會給細胞留下印記。

由于當時人們對于細胞層面的機制運作知之甚少，因此研究人員決定從端粒的長度入手。端粒隨著生物體的衰老而逐漸縮短，這一過程是細胞衰老的明顯特征。

該小組招募了58名健康女性參與研究。其中19名擁有健康的孩子，另外39人的孩子患有慢性病。研究人員推斷，與擁有健康孩子的女性相比，孩子患病的女性通常要承受更大的壓力。果然，研究結果證實了這一點：孩子患病的女性端粒更短。長期處于壓力的她們，細胞會加速衰老。

當然，研究小組還發(fā)現(xiàn)了其他應激源導致端粒縮短的證據(jù)，比如童年的不良經(jīng)歷、工作中的疲勞等。雖然在端粒長度方面的研究結果喜憂參半，但研究人員也收集到了將壓力與衰老其他分子標記聯(lián)系起來的證據(jù)。

北卡羅萊納大學教堂山分校大學的醫(yī)生兼科學家Anthony Zannas團隊發(fā)現(xiàn)，生活中的高壓力與表觀基因組加速老化的跡象有關。表觀基因組是基因組的化學修飾模式，如DNA甲基化有助于調(diào)節(jié)基因的表達。這些變化可能是由應激激素如皮質(zhì)醇介導的。研究團隊發(fā)現(xiàn)，在女性中較高水平的皮質(zhì)醇與較低水平的DNA甲基化有關，同時也與腫瘤壞死因子TNF編碼基因的表達增加有關。（TNF是一種與炎癥相關的信號。）

很多研究團隊一直在動物身上研究這些機制產(chǎn)生的過程。雖然和復雜的人類行為相比，動物模型有其局限性，但仍然能為探索人類的隱秘機制發(fā)揮借鑒作用。

明尼蘇達大學生物學家Alessandro Bartolomucci發(fā)現(xiàn)，當小鼠受到天敵襲擊時會發(fā)生心臟損害，長期暴露在這樣環(huán)境中會加速老化，壽命縮短。

而這樣的情況同樣出現(xiàn)在恒河猴的身上。恒河猴是社會等級較為分明的動物種群。Snyder-Mackler團隊發(fā)現(xiàn)，社會地位較低的猴子免疫細胞中帶有更多的炎癥因子。而當它們的社會等級發(fā)生變化時，免疫細胞中的基因表達模式也相應地發(fā)生了改變，以匹配他們的等級。

所以，慢性壓力在細胞層面會導致衰老可以說是“實錘”了。這些證據(jù)均指向了大腦。眾所周知，大腦能夠調(diào)節(jié)生理和心理的反應。但直到現(xiàn)在還沒有一個模型能夠將所有發(fā)現(xiàn)整合到一起來解釋大腦是如何發(fā)揮作用的。

Picard團隊認為，“大腦-身體能量守恒模型”可以為研究壓力是如何從大腦傳遞到身體的機制提供一個框架。他們還聚焦于一個在衰老發(fā)生的交換中起到很重要作用的分子——生長分化因子15(growth differentiation factor 15，GDF15)。

GDF15作為“細胞信使”，在人類衰老過程中起到關鍵性作用，與衰老相關的很多機制都有關系，包括細胞衰老、線粒體功能障礙、以及阿爾茲海默病等退行性疾病等。甚至在與妊娠、癌癥等導致的惡心與食欲不振中也不乏它的身影。

盡管許多器官都分泌GDF15，但它的受體只存在于一個位置——大腦。這些特征讓研究人員感到GDF15是負責向大腦傳輸細胞壓力的信號的。

Picard團隊在即將出版的預印本中提出，血液和唾液中的GDF15水平會隨著心理壓力而增加，這表明“大腦-身體能量守恒模型”可以解釋至少一種心理壓力導致衰老的途徑。

Bartolomucci 表示：“大腦-身體能量守恒模型有很多成功之處，其中之一就是它能夠將許多與衰老相關的現(xiàn)象聚集在一起。雖然單個分子不太可能是像衰老這樣復雜過程的唯一驅動力，但GDF15是其中最有趣的一個。”

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一直以來，“抗衰老”始終是科研的熱門領域。科研人員始終在努力尋找讓人類活得更長、更健康的方式。雖然還有很多問題尚無解答，但他們已經(jīng)逐漸找到未來研究的一個重要途徑：梳理壓力源的類型，以時間量化衰老軌跡，以及不同生物變化在何時、如何疊加。

正如epel所說，我們總是想要一個簡單的答案，一種衡量衰老的明確的方法。但生物學并沒有這么簡單，要走的路還很長。

參考文獻：

https://doi.org/10.1038/d41586-025-01886-3