细胞里一个“看不见”的过程，可能正在悄悄加速衰老和引发疾病

细胞与发育生物学助理教授克里斯·伯克维茨领导的实验室，核心研究方向是弄清为何衰老常与疾病相伴。他的团队正在探索能否将衰老的生物学过程与疾病发展分离开来，目标是帮助人们在晚年也能保持健康。为此，该实验室研究细胞如何组织其内部结构（即细胞器），以及这些结构的变化如何影响细胞功能、新陈代谢和疾病风险。

细胞适应衰老的新方式
在最近发表于《自然·细胞生物学》的一项研究中，伯克维茨及其同事描述了一种新发现的细胞应对衰老的方式。他们的研究表明，细胞会主动重塑内质网（ER）——细胞内最大、最复杂的结构之一。随着生物体衰老，内质网并非保持静止，而是会发生受控的重塑。
团队发现，这种重塑通过一种名为内质网自噬（ER-phagy）的过程发生。在内质网自噬过程中，细胞会选择性地分解内质网的特定区域。将内质网自噬确定为衰老过程的一部分，表明它有朝一日可能成为针对年龄相关疾病（包括神经退行性疾病和代谢性疾病）的药物靶点。

超越细胞部件，关注细胞组织方式
“许多先前的研究记录了不同细胞结构的水平如何随年龄变化，而我们则专注于衰老如何影响细胞在其复杂内部结构中容纳和组织这些结构的方式，”伯克维茨说。
细胞的功能好坏不仅取决于它包含哪些分子工具，还取决于这些工具的排列方式。伯克维茨将细胞比作一家生产多种复杂产品的工厂。即使生产所需的每台机器都存在，效率也取决于将这些机器放置在正确的位置和顺序。“当空间有限或生产需求变化时，工厂必须重新组织布局以生产正确的产品，”伯克维茨说，“如果组织混乱，生产效率就会非常低下。”
内质网在这种细胞组织中起着核心作用。它形成一个广泛的片层和管状网络，有助于生产蛋白质和脂质，同时还充当细胞其他部分的结构框架。尽管其重要性，科学家此前对动物衰老过程中内质网结构的变化了解有限。

观察活生物体中的衰老细胞
“我们不仅仅是为衰老谜题添加了一块拼图——我们发现了一整块从未被触及过的区域，”该研究的第一作者、2025年博士埃里克·多纳休说。多纳休是医学科学家培训项目的医学生，他在伯克维茨实验室完成了博士研究，研究方向为内质网自噬、内质网重塑与衰老。
为了观察内质网随时间的变化，研究团队使用了新的基因工具以及先进的光学和电子显微镜。他们研究了活体秀丽隐杆线虫，这是一种成熟的衰老研究模式生物。这些线虫是透明的，寿命较短，使科学家能够直接观察完整动物在衰老过程中的细胞变化。

内质网随年龄发生的变化
研究人员发现，衰老细胞显著减少了“粗面”内质网（与蛋白质生产相关的形式）的数量。相比之下，与脂质或脂肪生产更密切相关的管状内质网仅略有减少。这种模式与衰老的已知特征相符，例如维持健康蛋白质的能力下降以及导致新组织中脂肪堆积的代谢变化。然而，还需要更多研究来确认直接的因果关系。
该研究还表明，内质网自噬在衰老过程中对重塑内质网起着积极作用。重要的是，内质网自噬与寿命相关，这表明它直接有助于更健康的衰老，而不仅仅是反映细胞衰退。

衰老研究的下一步
伯克维茨实验室计划继续研究不同的内质网结构如何在细胞和整个生物体水平上影响新陈代谢。由于内质网有助于组织细胞内的许多其他成分，了解其重塑如何影响更广泛的细胞环境将是关键的下一步。“内质网的变化发生在衰老过程的相对早期，”伯克维茨说，“这最令人兴奋的含义之一是，它可能是后来功能障碍和疾病发生的触发因素之一。”
如果研究人员能够确切确定是什么引发了这些早期内质网变化，他们或许能够阻止导致年龄相关疾病的一系列事件。

该论文《内质网重塑是衰老的特征并依赖于内质网自噬》于2026年2月发表在《自然·细胞生物学》上。这项研究是与范德堡大学的杰森·麦古恩（细胞与发育生物学副教授）、安德鲁·福尔克曼（生物化学助理教授）、拉斐尔·阿罗霍·埃德里戈（分子生理学与生物物理学助理教授）和劳伦·杰克逊（生物科学副教授）的实验室合作进行的，还有来自密歇根大学和加利福尼亚大学圣地亚哥分校的合作者。这项工作得到了美国国立衰老研究所、国立普通医学科学研究所以及格伦医学研究基金会/美国衰老研究联合会的资助。