人体衰老可能并非匀速进行,多个器官会在30多岁和50多岁经历明显变化

人们通常会把衰老理解成一个持续而缓慢的过程。年龄一年年增长,身体也跟着一点点发生变化,直到步入老年之后,各种衰老迹象变得越来越明显。

但这种传统的理解可能并不完全准确。

一项发表于《Nature Aging》的最新研究发现,人体的衰老似乎并不是一条平滑、均匀下降的曲线。不同器官拥有各自不同的“衰老时间表”,有些组织可能在30多岁就开始出现明显的结构变化,有些组织则要到50多岁甚至更晚才会进入变化更加明显的阶段。

更值得注意的是,在研究人员能够进行高可信度分析的组织中,有相当一部分呈现出了类似的“双阶段衰老”模式:一个明显的变化高峰出现在30多岁,另一个则出现在50多岁左右。

这意味着,我们的身体可能并不存在一个统一的“生物时钟”。更准确地说,人体内部可能同时存在许多不同的衰老进程,它们彼此之间又可能通过激素、炎症以及其他生物信号发生联系。

这项研究由美国桑福德·伯纳姆·普雷比斯医学发现研究所的计算生物学家 Sanju Sinha 等人开展。研究团队开发了一种名为 PathStAR 的计算分析框架,用来观察组织在不同年龄阶段发生的结构变化。

过去关于衰老的研究,很多关注的是基因表达、DNA甲基化等分子层面的变化,也有一些所谓的“生物年龄时钟”试图根据分子指标判断一个人的身体年龄。

而这一次,研究人员采取了不同的思路。

他们没有让计算模型简单地学习“这个组织属于多少岁的人”,而是直接观察组织在显微镜下呈现出的物理结构,并分析这些结构随着年龄增长究竟在什么时候发生最快的变化。

简单来说,研究人员想回答的并不是“一个人的身体看起来有多老”,而是“身体的哪些组织正在什么时候发生最快的结构性改变”。

为此,他们从GTEx数据库中获得了大量人体组织的病理图像。整个研究涉及970名年龄在21至70岁之间的捐献者,共包含40种不同类型的人体组织,最终分析的组织样本达到25,306份。

如此庞大的样本量,让研究人员有机会把不同器官放在一起比较。

结果很快显示出一个重要事实:人体各个组织的衰老过程并不一致。

有些组织属于“早衰型”,结构变化在30多岁时最为明显;有些组织则属于“晚衰型”,在成年早期相对稳定,到了50多岁以后才出现更加明显的变化;还有一些组织更加特殊,它们并不是持续变化,而是在不同人生阶段出现两个明显的加速期。

血管组织就是比较典型的早期变化组织。

研究发现,动脉结构变化在30多岁时已经相当明显。也就是说,即使一个人30多岁时依然感觉自己正值壮年,身体内部的某些组织可能已经开始经历重要的结构性变化。

研究人员观察到,动脉结构变化速度最快的阶段与一些病理记录中的变化存在联系。例如,动脉粥样硬化相关的早期斑块形成,在30多岁阶段也呈现出较为明显的增加趋势。那些组织结构衰老速度更快的人,也更容易出现动脉粥样硬化相关表现。

这并不意味着一个人一过30岁就进入了“老年状态”,更不能据此判断某个人一定会患上心血管疾病。

真正值得关注的是,衰老可能比我们过去认为的更早开始影响身体的一些关键结构。

与此同时,女性生殖系统呈现出了完全不同的衰老轨迹。

研究人员发现,女性的子宫和阴道组织在成年早期相对稳定,但到了50多岁,也就是接近绝经以及绝经前后的阶段,组织结构变化明显加快。

这种变化与女性体内雌激素水平下降存在一定联系。

例如,研究中观察到了组织萎缩以及子宫内膜变薄等结构变化,而这些现象与绝经期间及绝经后激素环境发生变化的生理过程相吻合。

卵巢则更加特别。

研究数据显示,卵巢并不是从成年以后一直按照相同速度发生结构变化,而是出现了两个相对突出的变化阶段。

第一个阶段大约位于35至40岁之间,第二个阶段则大约出现在55至60岁之间。

第一个阶段与女性生育能力下降的时期存在明显对应关系,而第二个阶段则与绝经后的变化相吻合。

这也是整个研究最引人注意的发现之一。

因为如果衰老只是一个匀速进行的过程,那么随着年龄增加,组织结构应该大致按照类似的速度逐步变化。

但卵巢呈现出的却更像是一条起伏明显的曲线。

研究人员进一步发现,这种“双阶段”的结构衰老现象并不只存在于卵巢。

在除卵巢之外、研究人员能够建立高可信度衰老轨迹的14种组织中,有9种呈现出类似的“双相衰老”模式。

这些组织包括食管、胃、结肠、小肠等消化系统组织,同时还包括男性的前列腺和睾丸等生殖系统组织。

换句话说,一些表面上看起来关系并不密切的器官,可能正在经历相似的衰老节奏。

为什么会出现这种情况?

研究人员认为,激素信号可能是其中一个重要因素。

激素并不会只作用于生殖器官。作为人体内部重要的信号分子,它们可以通过血液循环影响身体多个系统。因此,当激素环境发生明显变化时,受到影响的可能远远不只是某一个器官。

研究尤其关注到了雌激素等激素相关信号。

研究结果显示,在一些胃肠道组织中,与激素反应有关的通路变化非常明显。胃肠道上皮细胞本身也存在相应的激素受体,而这些受体参与维持肠道黏膜屏障等重要功能。

这也提供了一种可能的解释:为什么女性生殖系统的某些衰老变化,会与消化系统的结构变化产生联系。

更有意思的是,研究人员并没有停留在单个器官的层面。

他们进一步比较了同一个人的不同组织,结果发现,人体各个器官的衰老可能存在一定程度的同步性。

例如,那些结肠和食管组织结构衰老速度较快的人,其前列腺组织也更容易表现出加速衰老的特征。

这说明人体衰老可能并不是“每个器官各自为战”。

不同组织之间可能通过激素、炎症以及其他全身性生理机制相互影响,从而形成某种程度上的协同变化。

研究人员甚至提出,卵巢可能在整个身体的衰老过程中扮演一个类似“节拍器”的角色。

在研究涉及的组织中,有超过一半的组织表现出了与卵巢结构衰老轨迹相似的变化。

当然,这并不能简单理解为“卵巢决定了人体衰老”,更不能据此认为只要延缓卵巢衰老,就一定可以阻止全身衰老。

研究真正提供的线索是:生殖系统发生的激素变化,可能与身体其他系统的结构变化存在广泛联系,而这种联系过去可能被低估了。

从组织层面来看,不同器官虽然有着完全不同的功能,但它们在衰老过程中却出现了一些共同特征。

其中一个明显的变化就是炎症增加。

与此同时,组织的能量产生能力、细胞增殖能力以及细胞质量控制机制出现下降。

细胞并不是静止不动的结构。人体组织需要不断进行更新、修复和清除异常细胞。当这些维持组织正常运行的机制逐渐下降,再叠加炎症水平升高,组织结构就可能越来越难以维持年轻时期的状态。

因此,衰老或许并不是简单的“细胞越来越老”这么单一。

它更像是多个系统同时发生的一系列变化:能量供应出现改变,细胞修复速度发生变化,炎症环境逐渐改变,组织更新能力下降,最终这些因素共同反映在器官的物理结构上。

这也解释了为什么研究人员特别重视组织结构。

基因表达和DNA甲基化等指标能够告诉科学家细胞内部发生了哪些分子变化,但组织结构直接关系到器官如何工作。

例如,血管壁的结构改变会影响血管功能,肠道组织结构改变可能影响屏障功能,而生殖系统的结构变化又与生育能力以及绝经等重要生理过程密切相关。

此次研究最大的价值之一,就是让科学家能够从组织结构的角度重新观察人体衰老。

研究人员发现,一些结构衰老轨迹并不能通过传统的分子年龄分析完全复现。

尤其是在卵巢中,组织结构分析能够清晰捕捉到35至40岁以及55至60岁附近的两个变化阶段,而相应的基因表达和DNA甲基化分析并没有呈现出完全相同的“双峰”模式。

这意味着,仅仅依靠一种生物年龄指标,可能无法完整描述人体衰老。

人体可能不存在一个可以用单一数字概括的“真实年龄”。

一个人的血管可能已经表现出较明显的年龄相关变化,但另一个组织仍然相对稳定;某些人的胃肠道组织可能变化较快,而其他组织的变化速度却没有那么明显。

因此,与其问“一个人的生物年龄到底是多少”,未来的研究可能需要进一步追问:“他的哪些器官正在加速衰老?”

这种思路一旦得到进一步验证,可能会对未来的健康管理和抗衰老研究产生影响。

如果不同器官确实存在各自不同的衰老窗口,那么未来针对衰老的干预,也许不应该简单地寻找一种能够作用于全身的“万能抗衰老方法”。

相反,科学家可能需要根据不同器官的特点,在特定年龄阶段重点保护那些正在经历快速变化的组织。

例如,某些血管组织在30多岁就可能进入结构变化更加明显的阶段,那么心血管健康管理的重要窗口或许远比人们传统理解的更早。

同样,对于女性而言,围绕生殖系统和激素变化开展的研究,也可能帮助科学家进一步理解绝经前后身体其他系统发生变化的原因。

当然,这项研究距离真正改变临床实践还有很长的路要走。

首先,研究使用的是死后组织样本,而不是长期追踪同一个活人的身体变化。因此,研究结果描述的是不同年龄人群之间的组织结构差异和统计学轨迹,并不能直接说明某一个人在35岁时一定会发生什么、到了55岁又一定会发生什么。

其次,导致死亡的原因以及死亡前的身体状态,也可能对组织样本产生一定影响。

研究人员已经对一些可能影响结果的死后因素进行了分析,并发现这些因素对绝大多数组织衰老轨迹的解释能力相对有限,但这仍然是研究需要考虑的限制。

此外,研究采用的是较宽的年龄区间,因此它能够发现某个年龄阶段的结构变化加速,却无法精确告诉我们某个人究竟从哪一天或者哪一年开始发生衰老。

更重要的是,年龄相关的组织变化并不一定全部意味着功能衰退。

有些变化可能属于人体正常的适应性重塑,也可能只是个体差异,并不能简单地把所有年龄相关变化都等同于疾病。

所以,“30多岁和50多岁是人体衰老的两个关键节点”这样的说法也需要谨慎理解。

准确的表述应该是:这项研究发现,许多组织的结构变化呈现出非线性的轨迹,其中相当一部分组织在30多岁和50多岁附近出现了结构衰老速度加快的现象。

这是一种群体层面的科学发现,而不是适用于每一个人的固定生理时间表。

不过,这项研究仍然给出了一个非常重要的启示。

我们过去习惯把衰老想象成一只不断向前走的时钟,时间每增加一年,身体就均匀地老去一点。

但真实的人体可能远比这复杂。

血管有自己的时间表,生殖系统有自己的时间表,消化系统也有自己的时间表,而这些不同的时间表之间又可能通过激素、炎症以及其他生物机制彼此联系。

从这个角度来看,衰老可能并不是一个单一过程,而是一场发生在全身不同组织中的复杂变化。

有的器官可能提前进入变化阶段,有的器官可能相对“耐老”,还有一些器官则可能在不同人生阶段经历两次甚至多次明显的结构变化。

研究人员利用PathStAR对大量病理图像进行分析,实际上是在尝试绘制一张更加精细的“人体衰老地图”。这张地图不再只是告诉我们年龄增加之后身体发生了什么,而是进一步追问:什么组织先发生变化?什么时候变化最快?哪些器官会一起变化?又是什么生物机制把它们联系起来?

这些问题对于未来理解衰老至关重要。

因为如果人体确实存在多个相互联系的衰老时间表,那么真正有效的健康干预或许也需要更加精准,而不是简单地把“衰老”视为一种全身同步发生的过程。

目前来看,这项研究还不能告诉我们如何阻止人体衰老,也不能证明某一种治疗方法能够延长寿命。

但它正在改变科学家观察衰老的方式。

人体可能并不是拥有一个统一的生物时钟,而是拥有许多彼此交织的“时钟”。

它们并不会在同一时刻响起,也不会按照完全相同的速度走动。

而30多岁和50多岁出现的这些结构变化加速阶段,或许只是这张复杂衰老地图中最值得关注的几个时间窗口。

随着未来获得更多长期随访数据,以及更大规模的组织和分子信息,科学家或许能够进一步确定这些衰老轨迹究竟是如何形成的,以及哪些变化可以被提前干预。

如果这一方向最终得到更多研究支持,那么我们对衰老的理解可能会从“年龄增长导致身体整体变老”,逐渐转向一种更加精细的认识:

人体不是在某一个瞬间突然开始衰老,而是不同组织按照各自的节奏,在不同人生阶段发生变化。

而真正重要的,也许不是简单地寻找一个所谓的“衰老年龄”,而是弄清楚身体究竟在哪些时间窗口、哪些器官以及哪些生物机制上最容易发生变化。

这可能才是未来延缓衰老、提高健康寿命研究中更加值得关注的方向。

原文:https://www.sciencealert.com/the-human-body-may-age-in-two-major-bursts-and-a-new-study-reveals-what-drives-them