衰老会损害脂质代谢所必需的细胞器动态协调,导致细胞内代谢灵活性下降。然而,细胞器崩溃的驱动因素及其时间顺序仍不清楚。
2026年5月20日,来自哈佛大学陈曾熙公共卫生学院的研究团队在Nature Aging杂志发表题为“Peroxisomes orchestrate metabolic flexibility and longevity via an interorganelle cascade”的文章。
该研究发现,过氧化物酶体功能是年轻和低能量状态下代谢灵活性的关键调节因子,利用秀丽隐杆线虫模型发现,禁食在年轻时能显著诱导过氧化物酶体功能,但这种反应在衰老过程中减弱。
值得注意的是,饮食限制能够维持过氧化物酶体通路和细胞器协调性直至晚年,且过氧化物酶体功能是饮食限制介导的长寿的根本原因。
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研究人员首先发现过氧化物酶体蛋白输入是与年龄相关的代谢灵活性下降和细胞器功能衰竭的致病调控因子。通过多组学分析,发现衰老会选择性的损害过氧化物酶体功能。调控过氧化物酶体蛋白输入的关键节点,例如PRX5,会随着年龄的增长而迅速下降,导致过氧化物酶体输入缺陷和代谢功能障碍。
过氧化物酶体输入的丧失还是导致病理性脂滴扩张和富含长链多不饱和脂肪酸(PUFA-TG)的抗脂解脂滴增殖的直接原因。在时间上,这些缺陷先于并加剧了线粒体功能障碍,包括线粒体超极化、肿胀和生物能量衰竭,这表明过氧化物酶体功能障碍会引发一系列跨细胞器的功能衰竭,最终导致代谢灵活性下降。
从机制上讲,过氧化物酶体通路受饮食限制以及保守的核激素受体和脂肪酸氧化调节因子NHR-49或过氧化物酶体增殖激活受体α的调控。NHR-49调节过氧化物酶体基因表达,其活性随年龄增长而下降,导致过氧化物酶体激活崩溃,而低能量状态(例如饮食限制)能够维持NHR-49活性,从而维持过氧化物酶体功能,并维持脂滴和线粒体的动态平衡。
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重要的是,过氧化物酶体输入的丧失会完全消除饮食限制介导的长寿效应,而PRX-5的过表达足以对细胞器动态和寿命产生有益影响。这些结果表明,过氧化物酶体功能障碍是代谢灵活性下降的驱动因素,并阐明了细胞内结构随年龄增长而瓦解的原因,以及维持细胞内结构如何增强代谢和生理韧性。
总的来说,该研究强调过氧化物酶体是驱动代谢可塑性的动态细胞器间级联反应的核心上游调节因子,并指出过氧化物酶体的维持是衰老过程中代谢灵活性的关键决定因素。
参考文献:
https://www.nature.com/articles/s43587-026-01122-1
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