中国科学家发明纳米硒粒子:抗氧化剂凸显衰老修复

中国医科大学团队开发二硒键桥连介孔二氧化硅纳米硒粒子SeMSNs,通过上调GPx1和SelK维持内质网钙稳态,抑制NFATc2核转位和Sik1转录,降低p16/p21衰老标志物,显著延长小鼠寿命并改善肌肉、肾脏、大脑、肝脏功能,临床数据显示血硒水平与人体衰老指标显著相关。


纳米硒粒子:打工人续命指南,从细胞层面开始抗衰

衰老这件事,就像手机电池,刚买回来的时候一天一充,用了三年之后半天就得找充电宝。更惨的是,手机电池能换,人的电池换不了。全球现在有十亿人缺硒,这帮人就像开着低电量模式过日子,神经系统出问题、心血管罢工、免疫力崩盘,各种老年病提前报到。

科学家急了,搞出一种叫SeMSNs的纳米硒粒子,号称能让老鼠多活几个月,还能让肌肉不萎缩、肾脏不罢工、脑子不糊涂、肝脏不脂肪肝。



传统硒补充剂:吃了等于没吃,还可能吃出事

市面上卖的硒片,主要成分是硒代蛋氨酸,这名字听起来像某种高级调味料,实际上就是个"假把式"。

第一个问题是生物利用度低,吃下去大部分原封不动从厕所出来,真正进血液的没多少。
第二个问题是治疗窗口窄,说白了就是安全剂量和中毒剂量离得太近,稍微多吃一点就可能硒中毒,症状包括掉头发、拉肚子、浑身发抖,严重的直接进ICU。
第三个问题是机制不清楚,吃了之后到底怎么抗衰,科学家自己也说不清楚。这就好比你去餐厅点菜,服务员说"这道菜可能好吃,也可能毒死你,具体怎么做的我们也不清楚",你敢吃吗?



SeMSNs:给硒穿上纳米盔甲,精准投送到细胞门口

中国医科大学这帮科学家想了个招,把硒做成纳米粒子,外面包一层介孔二氧化硅,中间用二硒键桥连。这设计有三个妙处。

第一是控释,平时老老实实待在粒子里面,遇到氧化环境才慢慢释放出来,不会一下子冲进去把细胞毒死。
第二是靶向,粒子大小控制在115纳米左右,正好能穿过血管壁到达各个器官,实验显示吃下去一小时后,肝脏、肾脏、脾脏浓度最高,大脑、肺、肌肉、心脏也有显著分布。
第三是长效,在模拟肠道环境里能持续释放50个小时,比传统硒片稳得多。这就好比给硒元素配了个智能导航+定时释放系统,指哪打哪,细水长流。



细胞实验:让衰老细胞重新焕发青春,不是梦话

科学家先拿小鼠胚胎成纤维细胞做实验,这种细胞有个特点,传代次数多了就会衰老,就像复印机复印复印件,越印越模糊。

正常培养条件下,对照组细胞传到第3代就开始大量表达衰老标志物p16和p21,β-半乳糖苷酶染色蓝绿蓝绿的,一看就老态龙钟。加了SeMSNs的细胞,传到第6代还生龙活虎,衰老标志物水平跟年轻细胞差不多。

更狠的是过氧化氢诱导的急性衰老模型,SeMSNs处理48小时后,ROS水平直接砍半,p16和p21表达被摁下去,效果比二硫键桥连的纳米粒子强一倍。

这说明SeMSNs不仅能预防衰老,还能逆转已经发生的氧化损伤,相当于给细胞做了一次深度修复。



动物实验:18个月大的老鼠,吃出年轻态

18个月大的C57BL/6小鼠,换算成人类大概是55岁,已经开始出现毛发稀疏、驼背、行动迟缓等典型衰老症状。

科学家给这些老鼠喂SeMSNs,每两天一次,连续喂了五个月。结果让人目瞪口呆。

外观上看,SeMSNs组的老鼠毛发浓密油亮,背挺得笔直,跟其他组那些秃顶驼背的同龄鼠形成鲜明对比。

虚弱指数评分显示,喂了一个月之后,SeMSNs组的老鼠虚弱程度就降到了成年鼠水平,而对照组还在持续恶化。
生存曲线更夸张,SeMSNs组所有老鼠都活过了24个月,对照组早就死了一半。
身体成分分析显示,SeMSNs组保留了更多瘦体重,脂肪积累更少,口服葡萄糖耐量测试曲线跟年轻鼠几乎重合,说明代谢功能完全恢复。
血液指标方面,硒水平回到年轻态,空腹血糖稳如老狗,甘油三酯和总胆固醇显著下降,超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性大幅提升,炎症因子TNF-α和IL-1β被压制到极低水平。

这一套组合拳下来,老鼠从内到外年轻了至少五岁。



多器官抗衰:肌肉、肾脏、大脑、肝脏全面回春

SeMSNs不是偏科生,而是全能选手。

骨骼肌方面,SeMSNs组老鼠的肌纤维结构完整,快肌纤维没有萎缩,快慢肌比例保持正常,DNA损伤标志物53BP1阳性细胞极少,握力和跑步耐力跟年轻鼠持平,凋亡和炎症反应被有效抑制。

肾脏方面,肾小球结构保存完好,尿量、肌酐清除率、血尿素氮全部恢复正常,DNA损伤、细胞凋亡、炎症浸润显著减少。大脑方面,海马区神经元结构完整,DNA损伤、凋亡、神经炎症都被压制,Morris水迷宫测试显示学习记忆能力完全恢复,找平台的速度和准确率跟年轻鼠没区别。

肝脏方面,脂肪变性被抑制,DNA损伤和炎症反应减轻,H&E染色显示没有任何毒性损伤。

更关键的是,SeMSNs的效果显著优于商业硒代蛋氨酸,在握力、耐力、肾功能、认知功能等所有指标上都吊打对手。

这说明纳米化改造不是噱头,而是实打实的性能提升。



分子机制:抓住Sik1这个衰老总开关,切断p16和p21的源头

SeMSNs为什么这么神?科学家做了转录组测序,分析了大脑、肾脏、骨骼肌三个组织的差异表达基因,发现一个叫Sik1的激酶在所有三个组织中都显著下调。

Sik1全称盐诱导激酶1,是AMPK相关激酶家族成员,专门调控能量代谢、细胞增殖和应激反应。

之前研究表明,Sik1能直接磷酸化p21,改变其稳定性和亚细胞定位,促进核滞留;还能抑制CRTC2/3活性,阻断CREB介导的增殖基因表达,间接通过p53依赖通路上调p21。

简单说,Sik1就是衰老的加速器,踩得越深,细胞老得越快。SeMSNs通过某种机制抑制Sik1转录,p16和p21自然就降下来了,细胞周期阻滞解除,衰老进程刹车。



钙稳态:SeMSNs抗衰的核心战场,从ER stress到NFATc2

Sik1的转录受谁控制?

通路富集分析显示,钙信号通路在三个组织中都排在前十。

进一步分析发现,SeMSNs处理后,多个钙稳态调控基因协同下调。
内质网是细胞内最大的钙库,其钙稳态由未折叠蛋白反应UPR精密调控。衰老导致UPR过度激活,PERK、IRE1、ATF6这三个关键分子异常活跃,内质网应激介导的钙释放失控,胞质钙浓度升高。

SeMSNs通过上调两个关键硒蛋白GPx1和SelK来解决这个问题。
GPx1是经典的抗氧化酶,清除内质网腔内的ROS,保护钙泵活性;
SelK是内质网驻留蛋白,直接参与内质网应激保护和钙 处理。

这两个蛋白在衰老组织中显著下调,SeMSNs补充后完全恢复,UPR活性回到正常水平,钙释放被遏制,胞质钙浓度稳住。

钙稳态和Sik1之间怎么联系?

JASPAR数据库预测显示,转录因子NFATc2可能是Sik1的调控者。NFATc2是钙离子响应性转录因子,静息状态下高度磷酸化待在细胞质里,钙内流或炎症刺激导致其去磷酸化,转入细胞核激活转录。

ChIP实验证实NFATc2直接结合Sik1启动子区域,双荧光素酶报告基因实验显示NFATc2过表达使Sik1启动子活性提升5.8倍,突变结合位点后这种激活完全消失。在过氧化氢处理的细胞中,NFATc2核转位增加2.3倍,SeMSNs处理后只增加1.2倍,基本回到基线。

Co-IP实验显示SeMSNs减少了NFATc2与磷酸酶PP2A的相互作用,抑制了NFATc2的去磷酸化。用钙调神经磷酸酶抑制剂环孢素A处理,能模拟SeMSNs的抗衰老效果;而过表达NFATc2则完全抵消SeMSNs的保护作用。

这一系列实验锁定了"SeMSNs-钙稳态-NFATc2-Sik1"这条抗衰主轴。



临床验证:血硒水平就是寿命晴雨表,SeMSNs让人体细胞返老还童

动物实验再漂亮,也得看人身上灵不灵。科学家招募了30名健康老年人(≥65岁)和30名年轻人(18-35岁),测了血清硒水平和一系列衰老相关指标。结果触目惊心:老年人血硒水平显著低于年轻人,而且血硒水平与骨骼肌指数正相关(r=0.6699),与握力正相关(r=0.8066),与肝酶AST和ALT负相关(r=-0.9050和-0.8850),与肌酐负相关(r=-0.8331),与甘油三酯、总胆固醇、C反应蛋白、空腹血糖全都负相关。

简单说,血硒越低,人越老,器官功能越差,代谢越乱,炎症越重。这10个相关性,p值全部小于0.0001,统计学上铁证如山。

更直接的证据来自人体原代脂肪前体细胞。老年人皮下脂肪组织中,β-半乳糖苷酶阳性细胞和Sik1表达显著高于年轻人,说明脂肪组织也在衰老。分离这些细胞做体外培养,SeMSNs处理显著恢复了它们的成脂分化能力,油红O染色显示脂滴形成明显增加。Western blot显示,SeMSNs上调GPx1和SelK,恢复ER stress标志物和内质网钙信号蛋白NFATc2到生理水平,同时显著下调Sik1和衰老标志物p53、p21、p16。

这套机制在男性和女性细胞中都成立,说明SeMSNs的抗衰老作用没有性别偏好。



研究局限与未来方向:从实验室到药房的最后一公里

这项研究也不是没有短板。

第一,动物实验从18个月龄开始干预,相当于人类50岁左右,但临床队列都是65岁以上,年龄差距可能掩盖某些早期干预的效果。

第二,5个月的干预周期只观察到中期效应,更长期的毒性和耐受性需要系统评估。

第三,动物实验只用雄性小鼠,虽然是为了避免雌性发情周期的激素波动干扰,但人类研究包含两性,性别特异性效应还需要更多数据。

第四,虽然主要器官没有发现毒性,但纳米材料的急性毒性、慢性蓄积、免疫原性等问题,从癌症辅助治疗转向普通老年人群的营养补充,安全标准完全不同,需要更严格的临床前和临床验证。



作者背景与独特性评价

这项研究由中国医科大学健康科学研究所宋晓宇教授、盛京医院老年医学科王迪菲教授领衔,联合南方医科大学第三附属医院骨科杨超教授团队、华南理工大学组织修复与重建国家工程研究中心谢晓晨教授团队共同完成。通讯作者团队在纳米医学和衰老研究领域深耕多年,2023年就在Biomaterials发表过SeMSNs治疗肌少症的工作,2025年又在Advanced Materials报道了纳米硒联合化疗治疗晚期非小细胞肺癌的临床试验。

论文的独特价值在于,它不只是证明"纳米硒能抗衰老"这个现象,而是挖到了Sik1这个跨器官保守的衰老调控节点,阐明了"硒-钙-NFATc2-Sik1-p16/p21"的完整信号轴,把营养补充剂的作用机制提升到了分子信号通路的层面。