“线粒体双相时钟”模型为器官配备了专属的“衰老GPS”

中国科学院上海营养与健康研究所研究员李昕研究小组提出了“线粒体双相时钟”模型，通过分析人体多器官线粒体突变的“衰老图谱”，揭示了线粒体通过两种完全不同的模式编码器官衰老，同时编码了随机性和确定性衰老程序，统一了复制衰老和代谢衰老的观点差异，为了了解多器官的异步衰老提供了新的时序观。5月27日，《自然-衰老》发表了相关研究。

以往的研究表明，细胞的“能量工厂”线粒体是古代细菌与真核细胞共生进化的产物，具有独立的基因组。线粒体基因组在生命过程中不断积累突变，突变率远高于细胞核DNA，这些突变可能与衰老和疾病密切相关。

研究小组利用罕见的变异识别技术，深度提取了来自国际公开数据库的1万多个线粒体转录组的低频变异数据。第一次系统地绘制了人体组织特异性的线粒体突变图，揭示了线粒体突变随着年龄的增长而积累的“双相”时钟规律。

系列实验表明，线粒体突变在不同器官中的积累有不同的计时模式。在需要不断更新细胞的组织中，如皮肤和消化道，线粒体基因组往往会加速广谱积累和有害突变。此外，在细胞分裂的驱动下，脱氨基错误通过克隆扩张形成“随机突变扩散”，在器官衰老过程中起着功能障碍和肿瘤风险的“计时器”作用。

不同的是，线粒体基因组突变主要集中在特定的“热点”区域，在心脏、大脑等细胞不再分裂更新的组织中，形成“确定性损伤热点”，突变密度与器官能量需求有关，代表了这些器官长期负担导致功能衰退的“磨损”记录。

李昕说，“线粒体时钟”的“双相”性就像硬币的两面——增殖组织的“时间熵”和代谢组织的“空间损伤”，共同构成衰老的全景图。“线粒体时钟”提供了一种新的衰老研究工具，相当于为每个器官提供了一个独特的时序相位的“衰老GPS”，同时评估多器官的衰老状态，为特定组织的早期诊断和干预策略的发展提供了基础。