衰老生物学中的 “矛盾” 现象
在大众认知里，衰老伴随着整体机能衰退，就像老旧的机器，各部件运转逐渐迟缓。从生物学角度来看，也确实如此，随着年龄增长，身体整体新陈代谢放缓，肌肉质量减少，曾经轻松就能完成的体力活变得吃力，爬几层楼梯便气喘吁吁，这都是新陈代谢速率下降、热量消耗大幅降低的体现。然而，衰老生物学领域却存在一个令人费解的现象：当整体代谢呈现下滑趋势时，老年人的某些细胞却 “反其道而行之”，这些细胞仿佛是衰老机体里的 “叛逆者”，消耗的能量比年轻时还要多。这些特殊的细胞，被称为衰老细胞，它们如同不再工作的老旧工厂，已经停止分裂，也不再执行原本重要的生理功能，只是 “安静” 地待在身体里。此前，生物学家依据常理推测，这些看似 “无所事事” 的衰老细胞，能量消耗理应低于那些充满活力、不断复制的年轻细胞。
但 2022 年，纽约哥伦比亚大学心理生物学家 Martin Picard 的前研究生 Gabriel Sturm 的研究，打破了这一常规认知。他在培养皿中细致观察人类皮肤细胞的整个生命周期（虽研究结果尚未全部发表，但已足够震撼学界），发现那些停止分裂的衰老细胞，代谢速率竟约为年轻细胞的两倍，宛如不知疲倦的 “能量消耗大户” 。
Picard 和同事深入分析后认为，这种能量使用上的 “矛盾” 并非真正的矛盾。衰老细胞在岁月的侵蚀下，积累了诸如 DNA 改变等难以修复的高能耗损伤，同时还激活了促炎信号，这些都需要消耗大量能量维持。尽管机体在衰老进程中总体能量消耗较低，可这与衰老细胞高能耗之间究竟存在怎样的对应关系，目前还不甚明了。但研究人员大胆提出一种假设：这种细胞内部的能量紧张状态，或许正是许多衰老负面效应的关键驱动因素。而在这其中，大脑可能扮演着至关重要的调控角色，它就像一个总指挥官，协调着身体各个部位的能量分配 。
他们进一步设想，当某些细胞逐渐衰老，对能量的需求急剧增加时，大脑会敏锐地捕捉到这一信号并迅速作出响应，从其他生理系统中 “抽调” 资源来满足这些衰老细胞的需求。可这种 “拆东墙补西墙” 的做法，最终导致头发变白、肌肉流失等一系列肉眼可见的衰老特征。就好比一个城市的电力供应系统，当某些区域的用电需求突然大增，电力部门从其他区域调配电力，结果导致其他区域出现电力短缺，城市的整体运转受到影响。
来源：Ref. 2
Picard 及其同事将这一观点命名为 “大脑–身体能量节约模型” 。尽管这一假说的许多部分还停留在理论推测阶段，尚未得到充分验证，但却像一把钥匙，为科学家们打开了探索大脑如何调控衰老相关过程的大门，激励着他们深入研究细胞衰老、炎症以及端粒缩短等现象背后的奥秘。与此同时，这项研究也开始逐步揭示心理压力如何在分子层面加速衰老的神秘机制，为衰老研究开辟了新的方向。
磨损与消耗：压力下的细胞变化
在衰老研究的漫漫长路上，大脑在其中扮演的角色逐渐浮出水面，而最初的线索，竟藏在心理压力对单个细胞的微妙影响之中。
（一）端粒缩短：压力在细胞层面的印记
21 世纪初，彼时在加州大学旧金山分校（UCSF）从事博士后研究的 Elissa Epel，心中怀揣着一个疑问：慢性压力这个无形的 “杀手”，是否会悄无声息地在细胞层面留下难以磨灭的印记？带着这份好奇与执着，她与同事踏上了探索之旅。他们将目光聚焦在端粒长度上，端粒就像是染色体末端的 “保护帽”，随着生物体生命周期的推进，它会逐渐缩短，这个过程与细胞衰老以及其他年龄相关的变化紧密相连，宛如一条无形的纽带。研究团队精心招募了 58 名健康女性参与实验，这些女性被分为两组，其中 19 人育有健康子女，另外 39 人的孩子则患有慢性病。研究人员凭借生活经验推测，后者在日常生活中承受的压力相比前者要高得多。事实也正如他们所料，Epel 团队经过深入研究发现，那些长期照顾患病子女的母亲，仿佛被命运施加了一种无形的诅咒，她们的端粒明显比其他人更短。不仅如此，端粒长度与承担照护工作的年数呈现出显著的负相关，照顾的时间越长，端粒就越短，仿佛岁月的痕迹在细胞层面被无限放大。亚利桑那州立大学生物学家 Noah Snyder-Mackler 敏锐地指出，这些发现就像一把钥匙，打开了一扇通往新世界的大门，表明长期压力暴露可能引发与衰老密切相关的分子层面改变，让人们对衰老的认识又向前迈进了一步 。
（二）更多证据：不同压力源下的细胞衰老
Epel 团队的研究成果，如同一颗投入平静湖面的石子，激起了层层涟漪，引发了科学界对压力与细胞衰老关系的深入探索。此后，研究人员如同寻宝者一般，在其他类型的压力暴露人群中积极寻找端粒缩短的证据。他们发现，童年逆境经历者，那些在成长过程中遭受过家庭变故、虐待等不幸的孩子，其端粒也会出现不同程度的缩短，仿佛童年的阴影在细胞中留下了深深的烙印；长期职业疲劳者，那些在高压工作环境中日夜操劳、身心俱疲的上班族，同样未能幸免，他们的端粒长度也在不知不觉中缩短，身体在长期的压力下逐渐走向衰老。尽管在端粒长度方面的研究结果犹如夜空中闪烁的繁星，存在着不一致性，但科学界通过不懈的努力，已经积累了大量确凿的证据，将心理压力与其他分子层面的衰老标志紧密联系在一起。例如，北卡罗来纳大学教堂山分校的医师科学家 Anthony Zannas 和他的团队，就像是一群严谨的侦探，通过对大规模人群队列进行细致入微的研究，发现长期高强度的压力暴露与表观遗传组的加速衰老特征密切相关。表观遗传组就像是基因组的 “化妆师”，通过化学修饰模式（如 DNA 甲基化）参与调控基因表达，决定着基因的 “开启” 与 “关闭” 。而这些变化，很可能是由皮质醇等应激激素介导的，就像幕后的操纵者，在黑暗中指挥着这一切的发生。Zannas 团队进一步发现，在女性群体中，较高水平的皮质醇仿佛是一把双刃剑，与 DNA 甲基化水平降低相关，同时还伴随肿瘤坏死因子（TNF）基因表达的上调，而 TNF 则是一种与炎症反应紧密相关的信号分子，一旦被激活，就会引发身体的炎症反应，加速衰老的进程。
（三）动物模型研究：机制的深入探索
为了更深入地探究这些复杂过程背后的机制，科学家们将目光投向了动物模型。虽然动物模型存在一定的局限性，毕竟人类的压力来源如同一个错综复杂的迷宫，涉及多种社会、心理和生物因素，远比动物要复杂得多，但这些动物研究却为我们提供了在人类实验中难以获得的宝贵机制性见解，就像是黑暗中的灯塔，为我们指引着前进的方向。明尼苏达大学的 Alessandro Bartolomucci 及其团队，对啮齿动物展开了深入研究。他们发现，当啮齿动物长期处于社会性压力下，比如遭受优势动物的攻击行为时，就像生活在一个充满危险的世界里，其心脏健康会受到严重损害，寿命也会明显缩短。不仅如此，这类逆境经历还与多种与衰老相关的分子变化紧密相关，例如与衰老相关信号的积聚，就像是身体里的警钟被一次次敲响。在 2024 年的一项雄性小鼠研究中，Bartolomucci 团队更是有了惊人的发现：在生命早期的一段相对短暂时期内经历社会性压力，会导致小鼠大脑、脂肪组织和免疫细胞中一种细胞衰老关键标志物 p16 的表达水平急剧升高。而有趣的是，这些变化只出现在经历社会性压力的小鼠中，那些接受了另一种压力形式（每天被限制在小管中 3 小时、持续一个月）的动物，却并未表现出 p16 的累积，这表明不同类型的压力对衰老过程的影响可能存在显著差异，就像不同的钥匙打开不同的锁。
与此同时，Snyder-Mackler 的团队则在恒河猴中开展了类似研究。恒河猴天生会在群体中形成社会等级，新成员通常社会地位较低，就像初入职场的新人，面临着各种挑战。通过依次将猕猴引入群体，研究人员得以观察社会地位对其健康的影响。他们发现，社会性压力就像一个无形的敌人，可通过多种机制影响免疫系统。在社会等级较低的恒河猴中，其免疫细胞中与炎症相关基因的表达显著增加，仿佛身体在压力下发出了求救信号。令人欣慰的是，这些影响至少在一定程度上是可逆的：当恒河猴的社会地位得到调整后，其免疫细胞中的基因表达模式也会随之改变，就像重新调整了身体的 “程序”，符合新的社会地位。不过，Snyder-Mackler 也指出，由于恒河猴的寿命可长达约 30 年，研究这些分子变化如何影响寿命就变得异常困难，仿佛是在攀登一座高耸入云的山峰，充满了挑战 。
通过对人类和动物模型的研究，我们逐渐认识到心理压力就像一个隐藏在暗处的 “衰老加速器”，在细胞层面悄然发挥着作用，影响着我们的健康和衰老进程。而大脑，作为身体的 “总指挥”，在这一过程中究竟扮演着怎样的角色？它又是如何协调这些复杂的生理变化的呢？这一系列问题，吸引着科学家们不断深入探索，也为我们揭示衰老奥秘带来了新的希望 。
衰老总指挥：大脑的关键作用
（一）“大脑 - 身体能量节约模型” 的提出
随着对衰老机制探索的逐步深入，大脑在衰老过程中的核心地位愈发凸显。Picard 及其团队提出的 “大脑 - 身体能量节约模型”，为我们理解这一复杂过程提供了全新视角。这一模型的核心在于，大脑犹如一位 “精打细算” 的管家，时刻监测着身体各细胞的能量需求。当衰老细胞因自身损伤和炎症反应，对能量的需求急剧攀升时，大脑会迅速做出决策，从身体其他生理系统中 “抽调” 能量资源，以满足这些衰老细胞的 “胃口”。就像一个城市的资源分配系统，当某些区域对资源的需求突然增加时，城市管理部门会从其他区域调配资源来满足这些需求，然而这可能会导致其他区域的资源短缺。大脑的这种资源调配行为，虽然在一定程度上维持了衰老细胞的 “生存”，却也带来了一系列肉眼可见的衰老特征。头发变白，仿佛是身体在能量调配过程中，对毛囊细胞的 “能量供给不足”，使其无法正常合成黑色素；肌肉流失，则像是肌肉组织的能量被 “挪用”，导致肌肉细胞逐渐萎缩。这些衰老特征的出现，正是大脑在应对衰老细胞能量需求时，所产生的 “副作用”。
尽管 “大脑 - 身体能量节约模型” 仍有许多部分有待进一步验证和完善，但它无疑为科学家们提供了一个重要的研究框架，激励着他们深入探究大脑如何具体调控细胞衰老、炎症以及端粒缩短等与衰老密切相关的过程。同时，这一模型也为揭示心理压力如何在分子层面加速衰老的机制，提供了关键线索，让我们对衰老的认识又向前迈进了一大步。
（二）GDF15：大脑与衰老的关键纽带
在探索大脑与衰老关系的征程中，一个名为生长分化因子 15（GDF15）的分子逐渐走进了科学家们的视野，成为研究的焦点。GDF15 作为一种细胞因子，宛如一位忙碌的 “信使”，在人体衰老过程中扮演着至关重要的角色，与多种衰老相关过程紧密相连。从细胞衰老的微观世界，到线粒体功能障碍的能量代谢紊乱，再到阿尔茨海默病等退行性疾病的发生发展，都能发现 GDF15 活跃的身影。不仅如此，在各类慢性身心疾病中，GDF15 的水平都会显著升高，它就像是身体发出的 “警报信号”，提示着疾病的存在。更为特殊的是，GDF15 与妊娠、癌症等状况引发的恶心、食欲减退等症状密切相关，仿佛是这些特殊生理和病理状态下的 “神秘调控者”。
GDF15 的独特之处在于，它由多种器官分泌，就像身体各个角落都有它的 “生产工厂”，但它的受体却仅存在于大脑，这使得它成为大脑与全身细胞之间沟通的 “专属信使”。当身体细胞遭遇各种应激情况，如 DNA 损伤、炎症刺激等，会分泌 GDF15。GDF15 就像携带紧急情报的信鸽，迅速进入血液循环，穿越重重生理屏障，最终将细胞应激信号精准地传递给大脑。大脑在接收到这些信号后，会启动一系列复杂的生理反应，以应对身体细胞所面临的危机。
Picard 团队在今年发布的预印本研究中，更是揭示了一个惊人的发现：人体血液和唾液中的 GDF15 水平会因心理压力刺激而升高。这一发现犹如一颗投入平静湖面的石子，激起了层层涟漪。它表明，“大脑 - 身体能量节约模型” 可能至少揭示了心理压力促进衰老的一条作用通路。当我们承受心理压力时，身体细胞仿佛感受到了无形的威胁，开始大量分泌 GDF15。GDF15 将心理压力信号传递给大脑，大脑随即做出响应，从身体其他生理系统中 “抽调” 能量资源，以应对衰老细胞的能量需求增加。而这种能量调配过程，最终导致了衰老特征的加速出现，让我们在心理压力的影响下，仿佛 “老得更快”。
明尼苏达大学的生物学家 Alessandro Bartolomucci 指出，“大脑 - 身体能量节约模型” 具有多重吸引力，其中之一便是整合了多种衰老相关现象。虽然单个分子不太可能成为衰老这种复杂过程的唯一驱动因素，但 GDF15 确实是 “极有趣的一个分子”，它就像一把钥匙，可能为我们打开衰老机制的神秘大门，在衰老机制中发挥重要作用。“这些发现在特定衰老过程中如何发展，我想还有待观察。” 他说。
应对策略与未来展望
（一）干预措施的探索：缓解压力，延缓衰老
面对心理压力加速衰老这一严峻现实，研究人员积极探寻各种干预措施，力求延缓衰老进程，延长人类健康寿命。Epel 团队将研究重点聚焦在运动等干预手段上，深入探究其对缓解压力与衰老之间关联的作用。运动，宛如一把神奇的钥匙，能够开启健康长寿的大门。大量研究表明，它可通过多种途径延长寿命。从改善心血管功能角度来看，运动能使心脏变得更加强健，提升心脏的泵血能力，让血液更高效地输送到全身各个器官，为细胞提供充足的养分，维持细胞的正常功能，从而延缓细胞衰老。就像一辆定期保养的汽车，发动机性能良好，才能保证车辆的顺畅行驶。运动还能促进新陈代谢，加速身体内废物和毒素的排出，减轻细胞的负担，为细胞创造一个清洁、健康的生存环境。当我们进行有氧运动时，身体的呼吸和心跳加快，血液循环加速，细胞的代谢也随之提升，仿佛给身体注入了一股活力。
此外，运动在缓解长期压力人群的端粒缩短问题上，也发挥着积极作用。端粒作为染色体末端的 “保护帽”，其长度与细胞衰老密切相关。长期处于压力之下，端粒会加速缩短，导致细胞过早衰老。而运动能够调节身体的应激反应系统，降低皮质醇等应激激素的水平，减少对端粒的损伤。坚持定期跑步的人，身体的抗压能力增强，端粒缩短的速度明显减缓，身体的衰老进程也得到了有效延缓。运动还能促进身体分泌内啡肽等神经递质，这些物质不仅能带来愉悦感，还能缓解焦虑和压力，进一步减轻压力对端粒的负面影响 。
常见的运动方式，如散步、游泳、瑜伽和跑步等，都对健康有着显著益处。散步是一种简单易行的运动方式，适合各个年龄段的人群。每天坚持散步，能够促进血液循环，增强心肺功能，还能放松身心，缓解压力。游泳则是一项全身性的运动，它能够锻炼到身体的各个部位，增强肌肉力量，提高身体的柔韧性和协调性。而且，游泳对关节的压力较小，特别适合关节不好的人。瑜伽将体位、呼吸和冥想相结合，强调身心的和谐统一。通过练习瑜伽，人们不仅可以增强身体的柔韧性和平衡力，还能减轻压力和焦虑，改善心理状态，从身心两方面共同延缓衰老。跑步能有效提高心血管健康，增强心肌和肺功能，还能促进新陈代谢，帮助控制体重。经常跑步的人，身体的免疫力更强，衰老的速度也相对较慢。
（二）未来研究方向：解开衰老之谜
尽管目前我们在衰老研究领域已经取得了一定的成果，但仍有许多未解之谜等待着科学家们去探索和解答。未来的研究将朝着解析压力来源类型与作用时机对衰老进程的影响机制，以及不同年龄相关生物学变化如何并在何时叠加这两个重要方向展开 。压力来源类型丰富多样，包括心理压力、生理压力、社会压力等。不同类型的压力对衰老进程的影响机制可能存在显著差异。心理压力如长期的焦虑、抑郁等，可能通过影响神经内分泌系统，导致皮质醇等应激激素的异常分泌，进而影响细胞的代谢和功能，加速衰老。而生理压力如感染、创伤等，则可能引发身体的炎症反应，损伤细胞的结构和功能，促进衰老的发生。社会压力如工作压力、人际关系紧张等，也会对身心健康产生负面影响，间接加速衰老。研究不同类型压力的具体作用机制，有助于我们更有针对性地采取干预措施，延缓衰老。
压力作用时机对衰老进程也有着至关重要的影响。在生命早期，身体正处于生长发育阶段，此时遭受压力可能会对细胞的分化和组织器官的形成产生深远影响，导致细胞过早衰老，影响个体的健康和寿命。而在生命后期，身体的各项机能已经逐渐衰退，此时压力可能会进一步加剧细胞的损伤和衰老，加速各种年龄相关疾病的发生发展。了解压力作用时机对衰老的影响，能够帮助我们在关键时期采取有效的预防和干预措施，降低压力对衰老的不良影响 。
衰老过程涉及多种年龄相关生物学变化的复杂叠加，如细胞衰老、炎症反应、端粒缩短、线粒体功能障碍等。这些变化相互关联、相互影响，共同推动着衰老的进程。细胞衰老会导致细胞分泌一系列炎症因子，引发炎症反应，而炎症反应又会进一步损伤细胞，加速细胞衰老。端粒缩短会影响染色体的稳定性，导致细胞功能异常，进而引发线粒体功能障碍，影响细胞的能量代谢。研究不同年龄相关生物学变化的叠加情况，有助于我们全面了解衰老的机制，为开发更有效的抗衰老策略提供理论依据。
衰老研究是一个充满挑战但又极具意义的领域。它涉及到生物学、医学、心理学等多个学科的交叉融合，需要科学家们共同努力，运用先进的技术和方法，深入探究衰老的奥秘。虽然我们总期待能找到一个简单的答案，用一个统一的指标如表观遗传时钟或端粒长度来衡量衰老，但生物学的复杂性远超我们的想象。衰老受到多种因素的综合影响，包括遗传因素、环境因素、生活方式等。我们需要从多个角度出发，全面研究衰老的机制，才能为人类健康长寿带来更多的希望 。
结语：正视压力，科学抗衰
从细胞层面的微观变化，到身体整体的衰老进程，压力与衰老之间的联系紧密而复杂。我们不能再忽视心理和社会因素对健康产生的影响，这些无形的力量如同隐匿在暗处的操控者，悄然左右着我们的衰老速度 。积极应对压力，已然成为我们延缓衰老、保持健康的关键举措。在日常生活中，我们可以通过培养兴趣爱好来转移注意力，当沉浸在绘画、阅读、音乐之中时，压力便会在不知不觉中消散；学会时间管理，合理安排工作和生活，制定详细的计划表，明确每天的任务和目标，优先处理重要且紧急的事情，避免拖延，让生活变得井井有条，减少因时间紧张带来的压力；加强社交互动，与亲朋好友分享生活中的喜怒哀乐，在温暖的人际关系中获得情感支持，也能有效缓解压力。
科学的抗衰措施同样不可或缺。保持均衡的饮食，多摄入富含抗氧化剂的食物，如深色蔬菜、水果、坚果等，它们能像忠诚的卫士一样，抵抗自由基对细胞的损伤；规律运动，每周至少进行 150 分钟的中等强度有氧运动，如快走、慢跑、游泳等，并结合轻度力量训练，增强肌肉和骨骼健康，促进血液循环，让身体充满活力；保证充足的睡眠，每晚 7 - 9 小时的高质量睡眠是身体修复和免疫功能调节的重要时段，建立规律作息，能让身体和大脑得到充分的休息和恢复；做好防晒和皮肤保护，紫外线是皮肤老化的大敌，外出时使用广谱防晒霜（SPF 30 及以上），避免长时间暴露在强烈阳光下，并做好物理防晒（如遮阳伞、帽子），能有效延缓皮肤衰老；定期进行健康检查，早期发现和干预潜在疾病，减少相关并发症，提高生活质量 。
衰老研究的道路漫长而充满挑战，但每一次新的发现都让我们离解开衰老之谜更近一步。让我们重视压力对衰老的影响，积极采取科学的抗衰措施，为自己的健康和生活质量努力，在岁月的长河中优雅前行 。
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（原文以How your brain controls ageing — and why zombie cells could be key标题发表在2025年6月17日《自然》的新闻特写版块上。本文由施普林格·自然上海办公室负责翻译。中文内容仅供参考，一切内容以英文原版为准。）
本文来自微信公众号：自然系列