《Aging Cell》:Blood Cell Mitochondrial Respiration Increases With Age and Varies by Sex in Healthy Adults
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本研究通过对72名20-80+岁健康成人的血小板、外周血单个核细胞(PBMCs)、单核细胞和淋巴细胞进行能量代谢分析,发现年龄与PBMCs(最大呼吸Max β=0.147)和淋巴细胞(Max β=0.135)呼吸容量呈正相关,且存在显著性别差异:男性血小板呼吸随年龄增加(Max β=0.219),而女性PBMCs呼吸与年龄正相关更强(Max β=0.206)。研究首次在严格筛选的健康队列中揭示血细胞能量代谢能力随年龄上升的现象,挑战了"年龄相关性生物能量下降"的传统观点,强调生物背景(性别、细胞类型)对理解衰老线粒体功能的重要性。
引言背景
线粒体功能障碍已被确认为衰老的生物学标志之一,在年龄相关表型(如身体功能下降、神经退行性疾病)中起关键作用。然而,健康人类生命周期中的生物能量变化特征尚未充分阐明。虽然衰老通常与系统性线粒体功能下降相关,但近期研究表明这种年龄相关的生物能量差异具有背景依赖性。血液细胞作为易获取的生物样本被广泛用于人类生物能量分析,本研究旨在通过圣地亚哥Nathan Shock中心临床队列(72名20-80+岁健康成人),系统分析血小板、外周血单个核细胞(PBMCs)、单核细胞和淋巴细胞的生物能量容量特征。
研究方法
研究采用严格纳入标准(无慢性疾病、未服用影响测量结果的补充剂),通过密度梯度离心法和免疫磁珠分选技术分离血小板、PBMCs、单核细胞和淋巴细胞。使用Agilent Seahorse XFe96分析仪进行线粒体压力测试,测量基础呼吸(Basal)、最大呼吸容量(Max)和备用呼吸容量(SRC),同时通过糖酵解质子流出率(GlycoPER)评估糖酵解功能。所有数据均按细胞数标准化,采用线性回归模型分析年龄与生物能量参数的关联。
结果发现
- 1.
年龄与PBMCs最大呼吸呈正相关(Max β=0.147, p=0.028),与淋巴细胞基础呼吸(β=0.216, p=0.001)和最大呼吸(β=0.135, p=0.041)显著正相关
- 2.
性别分层分析显示显著差异:男性血小板呼吸随年龄增加(Max β=0.219, p=0.037),而女性PBMCs呼吸与年龄正相关更强(Max β=0.206, p=0.018)
- 3.
糖酵解与呼吸功能呈强正相关:血小板(β=0.433, p<0.001)、PBMCs(β=0.566, p<0.001)和单核细胞(β=0.337, p=0.005),但淋巴细胞中无此关联
- 4.
BMI调整对大多数关联影响微弱,表明观察到的年龄效应独立于体重指数变化
讨论意义
本研究在严格筛选的健康成人队列中发现,血细胞线粒体呼吸容量随年龄增加而非下降,这一发现与传统"年龄相关性生物能量下降"观点形成对比。特别值得注意的是性别特异性模式:男性血小板和女性PBMCs分别显示出独特的年龄相关呼吸变化轨迹。研究结果强调,在健康衰老过程中,血细胞可能通过补偿机制维持或增强生物能量容量,而这种变化模式受到细胞类型和性别的显著调节。
与既往研究相比,本研究的独特优势在于严格的健康标准筛选、多细胞类型并行分析以及连续年龄变量的使用。研究结果对衰老生物标志物开发具有重要启示:血细胞能量代谢特征可能作为区分健康衰老与病理衰老的有价值指标。未来研究需要进一步阐明观察到的呼吸容量增加的分子机制,以及这种变化如何反映整体机体健康状态。