四百年不坏的心脏:格陵兰鲨极限韧性扛住了衰老!

格陵兰鲨活过400岁却心脏健康,虽有严重老化标志却功能完好,揭示“抗老不靠抵抗,而靠耐受”的惊人机制。

地球上有一种鲨鱼,活到400多岁还能正常游动、捕食、繁殖,心脏跳得稳稳当当,一点不像“老掉牙”的样子!它就是——格陵兰鲨(Greenland shark,学名 Somniosus microcephalus)!

最近一项重磅研究刚刚发布在 bioRxiv 预印本平台(2025年12月23日),由意大利比萨高等师范学院、哥本哈根大学、曼彻斯特大学等多国顶尖科研团队联手破译了这种“海洋寿星”的心脏秘密。

更炸裂的是,他们发现格陵兰鲨的心脏里明明堆满了人类老年病的典型标志物——纤维化、脂褐素、氧化损伤,但鲨鱼本人却生龙活虎!

这不就是传说中的“老而不衰”?今天我们就来彻底拆解这篇颠覆认知的论文,带你走进格陵兰鲨的“超长待机”心脏世界!



我们一直把衰老想成一条直线

在绝大多数人的认知里,衰老是一条没有岔路的下坡线。

年轻意味着修复能力强,损伤少,结构完整;而随着时间推移,氧化应激增加,蛋白出错,纤维化累积,最终功能衰退。
这套逻辑在心脏身上尤其残酷,因为心脏几乎没有“停机维修”的机会,只要结构和电生理出一点问题,后果就是系统性失败。

正因如此,当我们谈论长寿动物时,潜意识里的预期几乎是统一的。它们一定很“干净”,损伤一定很少,细胞一定保持年轻态,衰老标志物应该被压到最低。否则,它们凭什么活那么久。

第一眼看到格陵兰鲨心脏  这种预期就碎了

格陵兰鲨不是普通鲨鱼,它是真正的“时间旅行者”!这种生活在北大西洋深海、体长超5米的庞然大物,生长速度慢到离谱——每年只长1厘米!科学家通过放射性碳测年技术分析它们眼睛晶状体的核蛋白,震惊地发现:格陵兰鲨要到150岁才性成熟,最长寿个体活了至少272年,甚至可能超过400年!

这意味着明朝万历年间出生的格陵兰鲨,可能今天还在格陵兰冰冷的海底慢悠悠地游着。它不光是已知最长寿的脊椎动物,更是研究极端长寿机制的“活体实验室”。

但问题是,心脏是所有动物的“发动机”,人类60岁就开始心衰,80岁心肌纤维化严重,而格陵兰鲨的心脏是如何在几百年里不“报废”的?这就是本研究的核心谜题。

研究者在显微镜下看到的,并不是一颗保养得当、仿佛刚成年不久的心脏。恰恰相反,格陵兰鲨的心肌切片在任何一本病理学教材里,都足以被当成“衰老晚期样本”。

胶原蛋白像失控的脚手架一样铺满心肌间隙,间质性纤维化与血管周围纤维化同时存在,致密层和海绵层都未能幸免。这不是局部修补式改变,而是一种彻底重塑后的结构状态。

实验设计绝了!三种鱼对比,真相浮出水面
研究团队没有只盯着格陵兰鲨,而是聪明地设置了两组“对照组”:
一种是同样生活在深海但寿命只有8–11年的 velvet belly lantern shark(丝绒肚灯笼鲨,学名 Etmopterus spinax),
另一种是实验室公认的“最短命脊椎动物”——非洲 turquoise 杀鱼(Nothobranchius furzeri),这种鱼在人工饲养下仅活39周(不到9个月)就进入老年期。

通过格陵兰鲨对比这两类鱼的心脏组织,研究人员就能区分出:哪些是“深海适应”的共性,哪些是“长寿特有”的个性,哪些又是“普遍衰老”的规律。

这种设计堪称教科书级别!样本来源也极其严谨:6条格陵兰鲨(体长300–340 cm,对应年龄约100–150岁)、7条丝绒肚灯笼鲨(均为幼体,体长约26–30 cm)、6条39周龄的非洲杀鱼(3雄3雌)。所有组织均在死后立即固定,采用4%多聚甲醛(PFA)处理,确保结构完整性。


格陵兰鲨全身都是心脏纤维化!但居然没事
最让人震惊的发现来了!研究团队用 Masson’s trichrome(马松三色染色法)对心肌切片染色后,发现格陵兰鲨的心室心肌——无论是外层致密心肌(compact myocardium)还是内层海绵状心肌(spongy myocardium)——都布满了大片蓝色胶原纤维!

这就是典型的间质性纤维化(interstitial fibrosis)和血管周围纤维化(perivascular fibrosis)。

在人类和其他哺乳动物中,这种纤维化意味着心肌僵硬、舒张功能下降、心律失常风险飙升,是心衰的前兆。然而,在同样深海生活的丝绒肚灯笼鲨身上,完全没有这种纤维化;而短命的非洲杀鱼虽然偶尔有局部心肌疤痕(可能是缺血损伤所致),但也没有弥漫性纤维化。这意味着:格陵兰鲨的纤维化不是深海压力导致的,也不是普遍衰老现象,而是其长寿过程中的“专属特征”。

更神奇的是,这些鲨鱼被捕获时生理状态健康,游动正常——也就是说,它们的心脏在严重纤维化的状态下,依然能维持百年功能!

在哺乳动物体系里,这样的结构几乎可以直接对应到功能性后果。心室壁变硬,舒张期充盈受限,搏出量下降,最终走向心力衰竭。这条因果链在医学上已经被验证了无数次,几乎没有例外。

这彻底颠覆了“纤维化=功能丧失”的传统认知。

这是一种极其罕见的解耦:衰老信号全部出现,甚至堆到极端,但功能并没有按预期跟着掉下去。

如果说纤维化已经足够颠覆直觉,那么接下来的发现,只会让这种不适感不断加深。

脂褐素爆仓!心肌细胞塞满“老年垃圾”却照常工作
除了纤维化,格陵兰鲨的心肌细胞里还塞满了另一种“老年标志物”——脂褐素(lipofuscin)。这是一种黄褐色的自体荧光颗粒,由氧化损伤的蛋白质、脂质和金属交联而成,无法被溶酶体降解,只能在细胞里越堆越多。

研究团队先用 Sudan Black B(苏丹黑B)染色,在格陵兰鲨心肌中看到大片深色颗粒;再通过荧光显微镜在 DAPI 通道激发,观察到强烈的金黄色自体荧光——这正是脂褐素的典型特征。

更关键的是,他们做了光漂白实验(photobleaching):用蓝光连续照射30分钟,细胞核的 Hoechst 荧光几乎消失,但脂褐素的金黄色荧光岿然不动!

这证明了信号的真实性。电镜(EM)结果更震撼:心肌细胞内充斥着巨大的自噬体(autophagosomes)和溶酶体(lysosomes),里面塞满电子致密物质,有些正在吞噬受损线粒体!这些结构直径可达数微米,几乎填满整个胞浆。

按人类标准,这种细胞早就该凋亡了。但格陵兰鲨说:“不,我还能再战300年!”

氧化应激爆表!3-硝基酪氨酸遍布心肌,却未致功能崩溃
如果你还指望格陵兰鲨靠的是“低氧化环境”或“极强抗氧化系统”,那么免疫染色结果会直接打破这种幻想。

研究还检测了3-硝基酪氨酸(3-nitrotyrosine, 3-NT),这是活性氮自由基攻击蛋白质后形成的稳定产物,是氧化/硝化应激的金标准标记物。

在格陵兰鲨心肌中,3-NT 免疫染色信号极强,遍布致密层和海绵层的间质与心肌细胞;
而在丝绒肚灯笼鲨中完全检测不到;
非洲杀鱼虽有,但强度远低于格陵兰鲨。

这说明格陵兰鲨长期处于高强度氧化应激状态。

传统“氧化应激衰老理论”认为,长寿物种应具有低 ROS(活性氧)或强抗氧化能力。但格陵兰鲨反其道而行之——它不阻止损伤,而是耐受损伤!就像一个超级战士,身上全是弹孔和疤痕,但依然能冲锋陷阵。

这种“损伤耐受型长寿”(damage-tolerant longevity)模式,和裸鼹鼠(naked mole-rat)高度相似——后者体内脂质过氧化水平竟是小鼠的5倍,却活到30岁(小鼠仅2–3岁)。

格陵兰鲨并不是通过“减少损伤产生”来获得长寿,相反,它的心脏明确暴露在长期氧化与代谢压力之下。

真正不同的地方,不在于损伤有没有发生,而在于损伤发生之后,系统选择了什么态度。

为什么格陵兰鲨能耐受如此严重的分子损伤?
研究团队提出了一套精妙的生理补偿机制。

首先,格陵兰鲨是已知游速最慢的鱼类——巡航速度仅0.3米/秒,尾鳍每分钟摆动不到9次,代谢率极低(field metabolic rate 极低)。低代谢意味着心脏泵血需求小,工作负荷轻。

其次,通过测量其腹主动脉的弹性和顺应性,科学家估算其血压仅2.3–2.8 kPa(约17–21 mmHg),远低于其他鲨鱼(如小斑猫鲨为3–5 kPa,鼠鲨类超7 kPa),甚至不到人类正常血压(120 mmHg)的1/6!低血压大幅降低了心肌壁应力,即使有纤维化也不易导致舒张功能障碍。

再者,其主动脉壁弹性纤维少、胶原多,结构松散,具有超高顺应性(high compliance),能在低压下有效缓冲血流,保护心脏。

这三重“低负荷”策略,让格陵兰鲨的心脏即使布满“老年斑”,也能平稳运行数百年。

电子显微镜下,研究者看到了大量被包裹的线粒体。这些线粒体形态退化,嵴结构紊乱,显然已经无法正常工作。但它们并没有在细胞中游离,也没有触发灾难性的连锁反应。它们被稳定地封装进巨大的自噬体和溶酶体中,与脂褐素一起,长期留存在细胞内部

这是完全不同的处理逻辑 :在很多模型中,自噬被理解为一种“清理机制”,强调的是快速降解、快速更新。但在格陵兰鲨这里,自噬更像是一个封存系统。不能被高效分解的东西,并没有被反复处理,而是被一次性隔离,避免持续刺激细胞应激通路。

 低干扰  才是长期稳定的关键:这种策略的好处并不在于让细胞“看起来年轻”,而在于减少长期的内耗。频繁激活修复、炎症和应激反应,本身就是一种高成本行为,尤其在数百年的时间尺度上。格陵兰鲨选择的是另一条路。允许老化存在,但不让它不断发声。

但细胞层面的韧性还不够,如果只有细胞内部的封存策略,心脏结构层面的纤维化依然会带来不可忽视的机械问题。真正让这颗心脏撑住的,是更高一层的系统配置。

低血压改变了一切:格陵兰鲨的循环系统工作在极低压力区间。其平均血压显著低于大多数鲨鱼和硬骨鱼类。在低压力环境中,心室壁即便逐渐变硬,也不会承受过高的壁应力。纤维化不再被放大成致命风险,而只是结构变化的一部分。

进一步的力学研究显示,格陵兰鲨的主要动脉具有极高顺应性。在很小的压力变化下,血管就能完成有效扩张与回缩,吸收搏动能量。这意味着心脏并不需要独自承担所有机械冲击,风险被整个循环系统分担。

当系统开始兜底,这一刻,格陵兰鲨的长寿逻辑才真正浮现出来。不是某个分子通路的奇迹,而是一整套跨尺度的风险管理方案。从线粒体到细胞,从心肌到血管,每一层都在为“长期可用”而妥协。

生活在相似深海环境中的灯笼鲨寿命却很短,它们的心脏几乎没有这些衰老沉积物,但这并没有转化为长寿;非洲短寿鳉鱼会产生脂褐素,但它们把这些物质排放到细胞外间隙,结果反而破坏组织结构,引发炎症和功能下降。

差别在于,系统有没有能力承载不干净。格陵兰鲨的策略看似消极,实则极其成熟。它没有试图消灭所有异常,而是把异常变成系统的一部分。

当时间尺度被拉长到数百年,任何“激进修复”的策略都会显得幼稚。频繁干预,意味着频繁失误。真正可持续的,是让系统在不完美状态下依然稳定运行。


研究意义炸裂:从“抗老”到“耐老”,人类医学迎来新范式
我们今天谈抗衰老,往往默认目标是“恢复年轻态”。清除脂褐素,降低氧化应激,阻断纤维化。

但格陵兰鲨展示的,是另一条几乎相反的路线:这项研究的最大突破,是提出了“韧性”(resilience)的新范式。

过去我们总想着“抵抗衰老”——清除自由基、抑制纤维化、延缓脂褐素堆积。但格陵兰鲨告诉我们:也许真正的长寿秘诀,不是不让损伤发生,而是让身体学会与损伤共存!这种“功能维持型衰老”(functional aging without dysfunction)为人类抗衰老研究打开全新思路。

未来药物研发或许不该一味追求“清除垃圾”,而应增强细胞对损伤的耐受力,比如提高溶酶体处理能力、优化线粒体质量控制、强化细胞骨架稳定性。

格陵兰鲨的心脏,就像一座布满裂缝却依然屹立的千年古堡——它的秘密不在材料多新,而在结构多巧。
真正决定寿命上限的,可能不是你能否阻止损伤出现,而是当损伤不可避免时,系统是否还能继续工作。
这是从“抗衰老”到“抗崩溃”的思维跃迁。


研究团队有多牛?横跨欧美的“抗老特种部队”
这篇论文的作者团队堪称“抗衰老梦之队”!

通讯作者 Alessandro Cellerino 是意大利比萨高等师范学院(Scuola Normale Superiore)的生物学实验室负责人,同时也是德国莱布尼茨老年研究所(Fritz Lipmann Institute)的研究员,长期专注于非洲 turquoise killifish(非洲 turquoise 杀鱼,即 Nothobranchius furzeri)这一短寿鱼类模型的衰老研究。

另一位关键人物 John Fleng Steffensen(已故)来自哥本哈根大学海洋生物学部,是格陵兰鲨生态生理研究的先驱,生前多次带队前往格陵兰冰冷海域捕捞样本。

曼彻斯特大学的心血管科学团队则负责超高分辨率电镜与免疫组化分析,提供细胞器级别的超微结构证据。这支跨国、跨学科队伍,既有深海捕捞的野性,又有分子生物学的精密,才使得这项“海底心脏解码”成为可能。