不吃补剂不打针,多活20岁?
早上起来,面对柜上琳琅满目的补剂,小赵犯了难。“PQQ两粒、甘氨酸一粒、尿石素A一粒,再来点虾青素,还缺啥来着?”每次挑选补剂,他都觉得头大,“要是能不靠这些补剂,躺着就能抗衰老,那该多好!”
那如果告诉你,不吃补剂,不杀细胞,也能逆转15项衰老关键指标,“一键”重置衰老呢?
近期,来自得克萨斯大学研究团队在《Aging Cell》期刊上发表的一篇文章,揭秘了一种新的抗衰疗法——低频超声(LFU),不管是体外还是体内,它均能让衰老细胞重获新生。为抗衰老提供了新的非药物策略。
什么是低频超声波
超声……似乎听起来有点像一种抗衰设备,氧舱、红外光舱派派也算略知一二,可这低频超声波,原理是啥?先从它的主体—超声波说起。
这是一种频率高于人类听觉上限(约20 kHz)的机械声波(范围通常在20 kHz至10 MHz),它有着方向性强、穿透性高、能量集中等特点[2]。当它在介质中传播时,会引发空化效应(在液体中压力快速变化,让气泡瞬间形成、膨胀然后猛地爆炸)、热效应等物理现象。
图注:空化效应,就像这个冒起的泡泡
超声波也被分为三种:用作工业清洁的功率超声波(20 kHz–100 kHz),和促进药物合成催化反应的扩展范围超声波(100 kHz–1 MHz),以及用于医学诊断(如B超成像)的高频超声波(1 MHz–10 MHz)。
图注:功率超声波清洗眼镜
本研究中使用的低频超声(LFU)的频率为 32.2 kHz,属于功率超声波的一种,但通常功率超声波都是在工业圈子大放异彩,靠空化效应清理材料表面的杂质,但说到人体细胞的细胞膜……这低频超声也能穿透?也能清理表面“杂质”?
对细胞的影响
实际上,由于低频超声波长较长,衰减系数低,能量损失也少,在人体内的传播距离可达8-10 cm,更适用于深层组织作用,这就意味着32.2 kHz的LFU理论上是有能力穿透到细胞膜所在的深度[3]。好了,不卖关子了,直接上“硬菜”。
延长端粒,恢复细胞增殖能力
先来点与寿命直接挂钩的指标:端粒长度。进行短短30分钟的LFU处理后,无论是常见的成纤维细胞(HFFs),还是间充质干细胞(MSCs),衰老细胞的端粒长度均出现增加(尤其是成纤维细胞,几乎翻了一番)。
图注:LFU处理延长端粒
端粒一延长,让衰老细胞重新进入细胞周期,恢复增殖能力也就成了水到渠成的事,经过LFU处理的衰老细胞,不仅生长速率回暖,重新开启分裂模式,而且在传至第三代时,它们的生长水平甚至还超过了正常细胞。
图注:三个最初的衰老细胞(编号5、8、13)发生了分裂,产生子细胞(绿色的数字标记)
如果觉得实验图太抽象,派派这边还找到了一段实验过程的实况录像,可以清晰的看到三个原始的衰老细胞在进行细胞分裂的过程(参考上图的绿色标记):
降低衰老标志物
除了重启生长活力外,LFU还能恢复衰老相关的分子特征至年轻状态,研究人员发现,LFU处理能抑制细胞内的β-半乳糖苷酶(衰老标志物)活性,同时还顺带降低衰老细胞中p53(细胞周期抑制因子)与γH2AX(DNA损伤标志物)的表达水平。
图注:LFU抑制衰老细胞标志物
优化线粒体功能
观察了细胞的线粒体形态后,科学家们发现,LFU处理能将衰老细胞的线粒体从长形变为更小、更动态的形态(说明细胞恢复年轻化),还增加了线粒体运动速度(能更频繁地触发线粒体的分裂、融合,维持功能稳态)。当然还有最主要的:降低细胞活性氧水平。
图注:LFU 处理对衰老细胞线粒体形态的影响
减少衰老相关表型(SASP)分泌
还有炎症也不能落下,与正常衰老细胞相比,LFU处理后,衰老细胞上清液中多种促炎因子与细胞因子(IL-6、IL-8、IL-10等)的表达水平均显著降低,表明LFU能抑制衰老细胞的SASP分泌,减少其对周围细胞的负面影响。
图注:LFU 处理降低炎症
动物实验如何?
不过,仅凭细胞还不足以让人信服,科学家们又在小鼠上“操作”了一番。
延长寿命
小鼠的生存曲线表明,LFU 处理组(尤其是D2组和D3组)的小鼠寿命大幅延长,硬是活过了1000天大关,而对照组仅10%存活至相同时间。甚至有 D2 组的小鼠存活超过 3 年(数量超过40%),远超该品系正常寿命(平均28个月)。换算成人类,相对于延寿20年?
图注:不同处理组小鼠的生存率(D2是每隔一天一次LFU,D3则为间隔三天,2X、1.3X、1X为不同CFU功率)
提升运动能力
LFU处理能够显著改善老年小鼠的运动能力,跑步机测试结果表明,所有LFU处理组的小鼠耐力全都是上涨,以及倒挂测试,在五个LFU处理组中,有三个组表现出对肌肉力量和协调性的显著改善。
图注:不同处理组小鼠的运动能力(D2为是每隔一天一次LFU,D3则是间隔三天,2X、1.3X、1X为不同CFU功率)
改善毛发质量
图注:LFU改善小鼠外观,第一行为老年对照鼠,第二行为LFU处理鼠
上下对比其实非常一目了然,与那些毛发稀疏、背上还有凸斑的老年对照鼠(30个月大)相比,LFU处理能显著改善其外观,小鼠仍保持浓密且黑亮的毛发,秃斑啥的根本不存在,整体活力更接近年轻水平。
再通过视频直观感受一下差异:这是一只30个月大的未经LFU处理的对照组小鼠,它的毛发比较稀疏,有秃斑,并且行动缓慢。
那经过LFU治疗的小鼠又是怎样的呢?
接受了 LFU 治疗后,与对照鼠相比,其毛发更厚、颜色更深,活动能力更强。
仅凭声波……就能同时影响细胞增殖、线粒体以及其他各种衰老指标,LFU究竟是如何做到的?细究背后机制,科学家们发现,LFU激活衰老细胞年轻化,居然不止一条路线,是有两条路线并行?
双线作战?
首先来看途径A(蓝箭头),结果表明,LFU 产生的压力波会对细胞施加机械应力,从而激活细胞中的机械敏感性离子通道 Piezo1,导致钙离子内流,影响细胞骨架动态,最终抑制 mTORC1 信号通路,激活自噬,从而改善衰老细胞的多种衰老指标(γH2AX、p53、端粒长度等)。
但LFU的能耐不止于此,它还能通过影响正常细胞,使其分泌有益的生长刺激因子(如血小板衍生生长因子PDGF-bb 和 血管内皮生长因子VEGF),以旁分泌的方式,间接促使衰老细胞年轻化(粉色途径B)。
时光派点评
作为一种新兴的抗衰老手段,低频超声有着其他手段无法媲美的显著优势:无创、不用药,多靶点作用。而且无论是细胞层面还是小鼠层面,它都是内外兼修,表现卓越。
当然,本文也有一些小瑕疵,比如分子机制(如自噬激活、mTORC1 抑制等)中,具体的靶点还不明朗。还有那个让人眼前一亮的端粒延长效果(比现有的端粒酶激活剂好很多),背后涉及的具体原理也尚未明确。
不过以上种种,也足以说明利用超声波来逆转衰老细胞,进而抑制各种与年龄相关的疾病,似乎还有很大的可探索空间?未来的抗衰策略,我们或许可以从生化治疗逐步转型,慢慢地往机械治疗方向上靠。
参考文献
[1] Kureel, S. K., Maroto, R., Aniqua, M., Powell, S., Singh, E., Margadant, F., Blair, B., Rasmussen, B. B., & Sheetz, M. P. (2025). Rejuvenation of Senescent Cells, In Vitro and In Vivo, by Low-Frequency Ultrasound. Aging cell, e70008. Advance online publication. https://doi.org/10.1111/acel.70008
[2] Al-Sakaji, B. A. K., Al-Asheh, S., & Maraqa, M. A. (2022). A Review on the Development of an Integer System Coupling Forward Osmosis Membrane and Ultrasound Waves for Water Desalination Processes. Polymers, 14(13), 2710. https://doi.org/10.3390/polym14132710
[3] Baleanu-Curaj, A. (2017). Molecular ultrasound imaging: a powerful tool for the diagnosis of endothelial dysfunction and arterial inflammation. [Doctoral Thesis, Maastricht University]. Maastricht University. https://doi.org/10.26481/dis.20171102abc