百岁老人血液蛋白干三件事:代谢稳定;细胞更新正常;炎症被控制。
百岁老人血液里有583个蛋白质表达与众不同,其中37个蛋白质居然保持着年轻人的水平。
这些青春蛋白质主要管三件事:
- 把炎症压住(调节免疫系统别发疯)、
- 把能量用稳(维持能量代谢别崩盘)、
- 把细胞该走的时候送走(控制细胞自杀别乱来)
为什么百岁老人值得我们抽血研究
全球85岁以上的老人数量正在爆炸式增长,到2050年欧洲85岁以上人口要翻倍,全球百岁老人将达到四百万。更夸张的是,发达国家2000年后出生的孩子有一半能活到100岁。这听起来像好消息,实际上是个巨大挑战,因为衰老是所有慢性病的最大风险因素。同样是活到80岁,有人瘫痪在床十几年,有人爬山钓鱼样样行。这种差距来自基因、环境、生活方式的复杂博弈。
世界卫生组织提出了健康衰老的概念,核心就是维持功能能力。百岁老人作为成功衰老的典范,他们得癌症、糖尿病、老年痴呆、心血管病的概率远低于普通人。冲绳百岁老人有特定的免疫基因组合,炎症水平更低;阿什肯纳兹犹太百岁老人携带胰岛素样生长因子1受体突变。这些发现让科学家意识到,长寿不是撞大运,而是有生物学基础可循。
现在蛋白质组学技术成熟了,可以一次性检测几千种血液蛋白质。这给了我们一个窗口,看看百岁老人血液里到底流淌着什么神奇物质,让他们在100岁还能保持战斗力。
研究方法:怎么把这群瑞士人变成数据点
研究对象分三组:
- 年轻健康人
- 八十多岁的住院老人
- 一百岁以上老人
同样流程采血,同样条件保存,用同一套检测技术。
最终留下七百二十种可用蛋白数据。
然后三步走:
- 先找差异
- 再看随年龄变化的轨迹
- 最后抓住一批“一百岁却像年轻人”的蛋白
这项研究叫SWISS100项目,2022年11月到2023年12月招募了382名参与者。健康组139人,30到60岁,排除了一切重大疾病;老年组116人,80到90岁,都是住院的老年科病人;百岁组127人,全部100岁以上。血液采集用标准化流程,在日内瓦、苏黎世、提契诺三个地点处理。
科学家用了Olink Explore平台,基于邻近延伸分析技术,检测了723个蛋白质,覆盖炎症和心血管代谢两大面板。去除重复后实际分析720个独特蛋白质。质量控制排除了3个异常样本,又因为苏黎世站点数据显示出独特的聚类模式,可能反映当地人群遗传或环境差异,最终分析只保留日内瓦和提契诺的134人:40个健康人、55个老年病人、39个百岁老人。
这39个百岁老人平均101岁,85%是女性。对比之下健康组男女各半,老年组60%女性。百岁老人收缩压平均130,舒张压78,心率70,血压比健康组高但比老年组低。吸烟率极低,83%从未吸烟,17%已戒烟,无人现吸。运动方面46%每月运动不到一次,但27%每天运动。这些数据描绘出一群相对健康、生活习惯良好的极端长寿者。
主要发现:百岁老人的血液蛋白质地图
1、第一拳:差异蛋白直接炸开
结果非常猛:一百岁老人和其他人相比,有五百多种蛋白水平明显不同。
这意味着什么?
意味着长寿不是一两颗基因在硬撑,是整个系统换了一套运行策略。
年轻人、普通老人、一百岁老人,在血液层面已经分成三套画风。
普通衰老像手机越用越卡,一百岁像系统换代升级。
主成分分析显示,健康年轻人形成明显独立的聚类,而老年组和百岁组有重叠但各自特征鲜明。方差分析识别出583个差异表达蛋白质,其中500个区分百岁老人与健康人,163个区分百岁老人与老年病人。
2、第二拳:年龄变化不是直线
很多人直觉以为衰老是一直往下掉,数据直接打脸。
- 大多数蛋白随年龄变化呈现弯曲轨迹:有的中年后猛涨;有的老年才拐弯;有的到一百岁反而放缓。
- 最典型的是炎症相关蛋白:普通老人一路升高;一百岁老人升得慢、升得稳!
火山图和热图直观展示了这些差异:
- 与健康人相比,百岁老人有大量蛋白质上调或下调。
- 与老年病人相比,百岁老人的蛋白质谱显示出独特的衰老轨迹。
3、第三拳:抓住那三十七个年轻蛋白
重点来了!
专门筛选一类蛋白:在一百岁老人里这些蛋白水平接近年轻人;明显区别于普通老人!
这不是巧合,这是长寿签名。
37个青春蛋白质:百岁老人的不老秘籍
基于这些发现,研究团队识别出37个特殊蛋白质。它们在百岁老人身上的表达水平与老年病人显著不同,却与健康年轻人没有显著差异。换句话说,百岁老人的这些蛋白质保持了年轻状态。
这37个蛋白质包括:FAS配体、谷氧还蛋白、血红素加氧酶1、白细胞介素1A、过氧还蛋白3、超氧化物歧化酶1、腺苷酸激酶1、乙二醛酶1、乙二醛酶4、二氢蝶啶还原酶、成纤维细胞激活蛋白、二肽基肽酶4、嗜天青颗粒蛋白1、核糖核酸酶A家族成员3、神经营养酪氨酸受体激酶2、神经营养因子等。
蛋白质互作网络分析显示,这37个蛋白质形成5个功能集群。
- 第一集群涉及程序性细胞死亡调控,包含FAS配体、谷氧还蛋白、血红素加氧酶1等6个蛋白质。
- 第二集群是能量代谢通路,包含腺苷酸激酶1和三种乙二醛酶。
- 第三集群调控细胞外基质分解。
- 第四集群涉及中性粒细胞介导的细胞毒性。
- 第五集群与神经生长因子信号通路相关。
37个蛋白质涉及六大通路
这37个蛋白质形成5个功能集群涉及的通路可归为五大类:免疫系统、细胞应激反应、信号转导、基因表达、代谢。
1、免疫系统通路中:
白细胞介素信号通路显著富集,关键蛋白质包括白细胞介素1A、血红素加氧酶1、FAS配体、超氧化物歧化酶1。
2、细胞应激反应通路中:
Nrf2调控的抗氧化解毒酶通路突出,涉及血红素加氧酶1和超氧化物歧化酶1。活性氧解毒通路中,过氧还蛋白3和超氧化物歧化酶1是核心。
3、信号转导通路中:
核苷二磷酸和三磷酸的相互转化通路富集,关键蛋白质是腺苷酸激酶1和谷氧还蛋白。
4、基因表达通路中:
FOXO介导的细胞死亡基因转录通路被识别,包含FAS配体。
这个发现特别重要,因为FOXO3是公认的跨种族长寿决定基因。
5、代谢通路中:
维生素E代谢涉及三肽基肽酶1。
这些通路共同描绘出一幅画面:百岁老人通过精细调控细胞死亡、维持能量代谢、控制炎症反应、增强抗氧化能力,实现了衰老的缓慢推进。
归类总结:把这三十七个蛋白放在一起分析,答案非常集中:
第一类:程序性细胞死亡:细胞该走的时候走不拖、不炸、不炎症扩散身体像有纪律的社会
第二类:抗氧化与压力:应对把氧化压力清掉把能量系统稳住细胞不乱报警
第三类:免疫调节:免疫系统保持警觉不过度兴奋不过度内耗
第四类:能量代谢:能量分配精准不暴饮暴食不透支未来
炎症这件事被重新定义
炎症不是敌人;炎症是报警系统。
问题在于:报警器一直响。
普通老年人身上,炎症蛋白持续走高。
一百岁老人身上,炎症存在但受控。
这叫低烈度、可管理炎症。
能活到一百岁的身体,从不吵闹,只做事。
能量系统才是暗线主角
三十七个蛋白里,能量代谢相关蛋白占据核心位置。
这些蛋白关系到:
- 细胞里能量币值是否稳定
- 压力来时是否迅速切换模式
- 长期是否进入透支状态
一百岁老人表现出的是:
- 慢
- 稳
- 持续
真正的长寿逻辑,不靠冲刺,靠配速。
神经系统也被照顾到了
部分蛋白参与神经营养支持:和记忆、运动、协调能力相关。
这解释了很多现实观察:一百岁的人,反应慢一点;但整体功能保存度高
不是快,是久。
深入解读:每个集群的长寿密码
第一集群的程序性细胞死亡调控是抗衰老的核心战场。
FAS配体在百岁老人淋巴细胞中表达降低,但在单核细胞中升高,这种精细调控可能维持免疫平衡。
谷氧还蛋白是氧化还原状态的哨兵,缺失它会缩短酵母寿命,过表达则延长线虫寿命并增强应激抵抗。
血红素加氧酶1具有抗氧化和抗凋亡双重功能,在健康老年人外周血单核细胞中表达是年轻人的两倍,可能作为抗衰老分子发挥作用。
过氧还蛋白3专门清除线粒体过氧化氢,抑制它会降低线虫的运动能力和繁殖力,过表达则改善小鼠的应激抵抗和葡萄糖稳态,减少骨关节炎。超氧化物歧化酶1是经典的抗氧化酶,基因变异与长寿相关,缺失会加速小鼠衰老,过表达延长果蝇和线虫寿命。
第二集群的能量代谢蛋白质同样关键。
腺苷酸激酶1调控细胞内核苷酸平衡,是AMPK信号通路的主要调节者。AMPK是衰老研究明星分子,激活它通过热量限制延长线虫和果蝇寿命,人类临床试验正在测试二甲双胍等AMPK激活剂的抗衰老效果。本研究首次从百岁老人角度提示腺苷酸激酶1的重要性。
乙二醛酶系统负责清除晚期糖基化终末产物AGE,这些产物随年龄积累导致慢性病。过表达乙二醛酶1减少线虫线粒体活性氧产生并延长寿命,敲低则相反。
小鼠中敲低导致胰岛功能障碍和糖耐量受损,过表达改善神经血管耦合和认知功能。
二氢蝶啶还原酶参与四氢生物蝶呤再生,后者是一氧化氮合成的必需辅因子,缺乏会导致血管内皮功能障碍。
第三集群的细胞外基质调控涉及成纤维细胞激活蛋白和二肽基肽酶4。
这两种酶降解细胞外基质蛋白,与炎症疾病、2型糖尿病、纤维化、关节炎、癌症相关。
抑制成纤维细胞激活蛋白改善肥胖小鼠的糖脂代谢,抑制二肽基肽酶4改善糖尿病患者血糖控制,两者都是健康衰老的潜在药物靶点。
第四集群的中性粒细胞相关蛋白质包括嗜天青颗粒蛋白1和核糖核酸酶A家族成员3。
前者是中性粒细胞释放的趋化因子,招募单核细胞和巨噬细胞,在免疫激活和炎症中起作用。
后者是抗菌蛋白,其家族成员核糖核酸酶1已被证明在百岁老人中差异表达。
核糖核酸酶活性随年龄变化,糖基化可能参与糖尿病和衰老相关病理。
第五集群的神经生长因子通路包含神经营养酪氨酸受体激酶2和神经营养因子。
前者与早发性严重肥胖和年龄相关认知下降相关,后者在糖尿病大鼠中显示抗糖尿病特性,基因治疗临床试验改善了帕金森病患者运动功能。
这些蛋白质可能共同保护百岁老人的神经系统功能。
最终结论
一百岁老人的血液告诉我们:
- 健康老化是可以被识别的
- 系统级稳定是关键
- 年轻状态不是冻结
- 而是持续维护
这三十七个蛋白,是健康老化的操作日志。
跨研究验证:这些发现不是瑞士特产
为了确保发现不是瑞士人特有,研究团队对比了新英格兰百岁老人研究的数据。
新英格兰百岁老人研究用了SomaScan平台检测4116个蛋白质,包含77个百岁老人、82个百岁老人后代、65个年龄匹配对照。
两个研究共有155个蛋白质重叠,其中135个显示出一致的衰老方向变化:12个下调,123个上调。
这135个蛋白质构成了百岁老人衰老蛋白的稳健集合。进一步对比质谱验证数据,80个重叠蛋白质中17个显著差异表达,13个方向一致。这种跨平台、跨人群的一致性说明,百岁老人的蛋白质特征具有生物学普适性,不是检测方法或特定人群造成的假象。
特别值得注意的是,两个独立研究都发现百岁老人富集衰老相关分泌因子。
这支持了一个观点:百岁老人并非没有衰老,而是衰老方式不同,可能通过某种机制将衰老控制在可管理范围内。
研究局限与未来方向
这项研究有明确局限。样本量134人相对较小,性别分布不均,百岁组85%女性。分析未校正性别因素,因为主成分分析未显示性别聚类,但更大样本可能揭示性别特异性保护机制。研究仅覆盖炎症和心血管代谢两个蛋白质面板,完整蛋白质组可能揭示更多通路。
苏黎世站点的数据因独特聚类模式被排除,这种地点特异性变异可能反映遗传背景或环境暴露差异,需要整合基因组和生活方式数据深入理解。此外,横断面设计无法确定因果关系,纵向随访将更有价值。
未来研究应扩大样本量,覆盖更多种族和地理区域,整合基因组、代谢组、微生物组数据,建立多维度衰老预测模型。干预研究可以测试靶向这些蛋白质通路的药物或生活方式干预,验证它们在延长健康寿命中的因果作用。
作者背景与独特性评价
本文通讯作者Flavien Delhaes和Karl-Heinz Krause来自日内瓦大学医院老年医学与康复科,研究团队横跨日内瓦、洛桑、提契诺等地的大学医院和研究机构,体现了瑞士在衰老研究领域的协同优势。
这项研究的独特性在于:相比以往研究,这项工作不仅列出了差异蛋白质,更通过通路分析揭示了它们的功能联系,构建了一个从分子到通路的整合框架。
特别是将FOXO转录因子、Nrf2抗氧化通路、AMPK能量感应等经典长寿机制与百岁老人蛋白质谱直接关联,架起了遗传发现与功能验证的桥梁。