壽命是可以預測的嗎？近日，《自然》雜誌在線報道了意昂体育分子醫學研究所程和平課題組與北京生命科學研究所董夢秋課題組的最新研究進展：3日齡秀麗線蟲中線粒體超氧炫頻率可以預測其壽命長短。該論文題目為👨🏻‍🦼‍➡️：Mitoflash Frequency in Early Adulthood Predicts lifespan in Caenorhabditis elegans。

線粒體是動植物細胞中廣泛存在的一種細胞器🏊🏿⏲，掌管能量代謝、應激與細胞凋亡👼🏽，同時也是細胞活性氧自由基生成的主要場所。早在1972年🍟👩‍🔧，Harman就猜想線粒體是驅動衰老生物鐘的核心部件，提出了“線粒體衰老學說”，即細胞線粒體自由基損傷的累積導致機體的衰老🙏🏿。然而，這個學說卻一直苦於沒有合適手段來進行實驗驗證👮🏽‍♂️。

2008年，程和平課題組采用新穎的線粒體定位的超氧探針cp-YFP，觀察到單個線粒體內超氧陰離子自發性爆發現象🫴🏼，稱之為線粒體超氧炫🟥。細胞內超氧炫在時間和空間上隨機發生👨‍👦‍👦📈，與線粒體呼吸、ATP合成💺、鈣信號、基礎活性氧水平等緊密相關👖🧡。可以說，超氧炫是反映線粒體功能狀態的“數字鐘”。

3日齡秀麗線蟲中線粒體“超氧炫”

超氧炫“數字鐘”與衰老生物鐘是否偶聯在一起呢💂？為了研究這個問題🚵🏽‍♀️🔥，作者選取了線蟲作為實驗對象🧑🏻‍🌾。線蟲平均壽命僅為21天👨🏿‍🚒，是衰老研究的常用模型；且其個體小、通體透明⬇️𓀐，適於從生到老全程活體觀測。作者構建了表達超氧探針的轉基因線蟲，實驗發現🤽🏻‍♀️，線蟲咽部肌肉的線粒體超氧炫在成蟲第3天和第9天出現兩個明顯峰值，前者對應於線蟲生命周期中繁殖力最活躍、生理機能最旺盛時期💅🥍，而後者則對應於線蟲衰老死亡的起始點。

不同的基因背景可影響線蟲的平均壽命長短🙍，如daf-2（胰島素受體）突變線蟲平均壽命為39天🤽🏿‍♀️🧑🏿‍🍼，而hsf-1（熱休克蛋白轉錄因子）突變線蟲僅為15天。通過在29個不同遺傳背景中進行系統研究🍋‍🟩，作者揭示了3日齡超氧炫頻率與平均壽命呈負相關🤟🏿🧙🏻‍♂️，非線性回歸分析得出59%的壽命變化可以用超氧炫來預測🥯。除了遺傳背景差異🧑🏼‍🦰，壽命也受到環境因素的影響。在26種不同環境條件下（如限食、熱休克🚮、高糖飼餵等）👩‍👩‍👧，超氧炫的頻率可以預測70%的壽命變化。即使對於同一遺傳背景、同一環境條件中的群體🫗，它們的個體壽命受隨機因素影響而變化🤲，3日齡秀麗線蟲超氧炫頻率依然保持與個體壽命負相關的規律，而9日齡超氧炫頻率與個體壽命則沒有相關性🆙。進一步實驗還解釋了在daf-2突變蟲株中，通過線粒體超氧炫指征的線粒體功能狀態反映其壽命長短的機製。

線粒體超氧炫“數字鐘”與衰老生物鐘的關系模型

超氧炫作為線粒體機能狀態參量可以預測壽命長短變化✤，尤其是生命早期😏、機體功能最旺盛時的線粒體機能狀態與壽命呈負相關，這是一個出人意料的發現。從生命早期超氧炫“數字鐘”的節拍就能推測其衰老生物鐘快慢的實驗結果➙，支持了廣義的線粒體衰老學說👨🏻‍🦯，即線粒體是遺傳👩🏼‍🦱、環境和隨機因素調控衰老的一個共同節點。與此同時，該發現還為程序化衰老學說（programmed theories of aging）提供了迄今為止最有說服力的實驗證據👐🏼。

用超氧炫“數字鐘”來一窺衰老的奧秘有望開啟新的研究方向🕉。目前，線蟲上得到的結論是否可以推廣到高等動物，以及如何闡釋相關性規律背後的生物學機製等，尚有待進一步研究。

論文共同第一作者為申恩誌、宋春青（北京生命科學研究所🪮，中國農業大學學籍博士研究生）和林淵（意昂体育平台），通訊作者為董夢秋（北京生命科學研究所）和程和平（意昂体育平台）⬇️。該項研究得到973及國家自然科學基金多個項目的支持🎑。