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如果一只老年小鼠死于嚴重的細菌感染,你覺得是因為什么?
按常理,大概是衰老的免疫系統太弱,沒能抵擋住細菌的瘋狂繁殖,最后被細菌打敗了。那可想而知,如果是年輕的小鼠面對這個問題,存活率應該會高很多吧?
實則不然。
《Nature》最新的一篇文章[1],在一套標準化的細菌感染模型中,測定了不同年齡小鼠的致死劑量,結果發現:年輕和老年小鼠的LD50(半數致死量,即正好讓50%的個體死亡的劑量)幾乎一致
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我們發現,更年輕、更健康的免疫系統顯然沒有為小鼠抗感染起到決定性的幫助。而在科學家進一步分析死亡過程時,更是發現了兩個截然不同的“案發現場”——年輕小鼠的心臟因為過度充血腫大而“爆炸”;老年小鼠的心臟卻因為過度分解而萎縮:同樣的感染壓力,作用到身上卻完全不同。
答案,似乎藏在一條隨年齡增長而發生功能反轉的基因通路中。
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免疫系統和它的代價
要看懂這個離奇的“案發現場”,我們需要先更新一下對免疫系統的認知:面對感染,身體并不是只有“殺敵”一個手段
想象一下,有一群強盜沖進你家里打雜搶燒,你拿起ji槍一頓掃射。當然,你成功消滅了強盜,但你家的家具、墻壁和天花板也都毀了。在身體里,這種“傷敵一千,自損八百”的后果就是嚴重的炎癥風暴和組織損傷。
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為了在這場斗爭中更好地保護自己,我們的身體進化出了B計劃——疾病耐受性(Disease Tolerance)。耐受機制不負責殺菌,它負責的是“維持穩定”:通過調節代謝、修補受損組織,保證心臟、腎臟等核心器官在感染壓力下不崩盤。
聽起來很完美,對吧?但問題在于,這套B計劃并不單單只有好處,它受到另一條殘酷的進化理論的制約——拮抗多效性(Antagonistic Pleiotropy)
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圖注:拮抗多效性在生命早期有利于適應和生存,老年時或許會產生有害的代價
具體來說,在自然界的法則里,進化只在乎一件事:你能不能活到繁衍后代。 為了讓你在年輕時更有競爭力,進化會毫不猶豫地保留那些能讓你“此刻變強”的基因機制:即便當你老了、身體環境變了,這套機制會“反噬”衰老的你。
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一種細菌,兩種結局
回到這篇最新的《Nature》,科學家為年輕小鼠和老年小鼠搭建了一個絕對公平的擂臺。
他們選擇了常見的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌,混合在一起,模擬出了真實的膿毒癥環境。隨后為兩批分別為12周齡(約為人類20-30歲)和75周齡(約為人類56-69歲)的小鼠注射,保證它們體內的細菌數量完全一致,面臨的死亡風險都精準地控制在50%。
解剖后的結果展示出了兩種截然不同的毀滅軌跡。
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年輕小鼠死于“過載”:它們的心臟為了應對感染壓力,出現了明顯的腫大。這是一種激進的防御姿態,試圖通過增強泵血來維持全身代謝,結果導致了嚴重的充血和心臟損傷。
老年小鼠死于“枯竭”:它們的心臟不僅沒有變大,反而發生了嚴重的萎縮。心肌細胞體積縮小,腎臟功能隨之崩潰。
隨后,研究團隊對它們的心臟進行了基因測序,找到了一條在兩批小鼠中都格外興奮的信號通路——Foxo1-Trim63軸
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圖注:無論是年輕組還是年老組,感染后的Foxo1-Trim63軸都被明顯激活
簡單來說,Foxo1-Trim63軸負責分解和清理蛋白質,它通過降解部分蛋白來重新分配能量和資源,幫助心臟在感染中保持穩定,以免被劇烈的抗感染戰斗拖垮。這也就是為什么年輕小鼠的心臟看起來異常腫大:這是為了扛住致死打擊做出的短暫犧牲。
但衰老的生理環境無法承受這種過于激烈的代謝調整,于是蛋白降解過程不再受控,讓這個過程變成了一場激烈的消耗。幾乎可以說,這些衰老的心臟不是被細菌攻破的,而是被自己的蛋白降解機制“拆”到衰竭的。
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結算時刻:沒有絕對的“解藥”
找到了機制,干預的環節當然不能少。研究團隊分別采用了化學和遺傳學的雙重手段來“封印”這條通路:一次是對Foxo1蛋白使用小分子抑制劑,另一次直接在基因組層面敲除了Trim63。
無論用哪一種,結果都是一致的。
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圖注:敲除Trim63后,老年小鼠和年輕小鼠的生存率變化
甲之蜜糖,乙之pi霜:老年小鼠的心臟不再萎縮,生存率也奇跡般地大幅提升;而年輕小鼠則由于心臟無法完成必要的重塑,死得比沒治療時還要快。
像是一個數學公式的正反演算:同個基因、同一手段,分別將年輕小鼠和老年小鼠推向“生”和“死”的不同方向。
故事講到這里,我們似乎并沒有找到一個立即可行的“抗感染靶點”,只是看到了一個讓人有些不安的真相——生命是一場關于時間的博弈,衰老改變的,往往不是身體能否應對挑戰,而是身體為了應對挑戰,所付出的不同代價。
理解衰老,或許不是尋找永遠有效的方案,而是學會在不同生命階段,選擇最合適的生存策略。
參考文獻
[1]Sanchez, K. K., McCarville, J. L., Stengel, S. J., Snyder, J. M., Williams, A. E., & Ayres, J. S. (2026). Disease tolerance and infection pathogenesis age-related tradeoffs in mice. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-025-09923-x
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