用腦過度or壓力催化，大腦才是衰老的源頭？

讀書用腦過度，頭發會變白，這是不是說衰老提前到來了？高考剛剛結束不久，許多考生發現自己已經“早生華發”，不由得擔心，用腦過度是否會引發早衰。

圖源：Fabio Buonocore

在我們以往的認知中，隨著人類年齡的不斷增長，新陳代謝趨于緩慢，細胞老化后能量消耗逐漸減少直到停止。然而最近，科學家發現，生物學中的衰老可能存在一個悖論：老年人的某些細胞恰恰相反，老化之后卻要消耗更多的能量。

2002年，哥倫比亞大學心理生物學家Martin Picard的研究生Gabriel Sturm在觀察培養皿中人類皮膚細胞代謝過程中發現，已經停止分裂的僵尸細胞的代謝率約為年輕細胞的兩倍。

“雖然這些衰老的僵尸細胞看起來毫無生氣，也不再執行過去的基本功能。按道理說，它們應該比年輕細胞消耗更少的能量。然而事實上，它們卻是潛在的能量獲取者。”Martin Picard說。

研究團隊發現，這種看似矛盾的能量匹配方式實際另有原因：老化細胞因為積累損傷而產生了更多能耗，比如DNA的改變、炎癥的產生。他們認為，這種能耗的錯配也許正是導致衰老的重要驅動力。在這一過程中，大腦扮演了重要的角色。

一些細胞衰老需要獲取更多能量，大腦通過剝奪身體其他生物過程的資源來做出反應，最終導致衰老的各種外在表現，比如頭發變白、肌肉減少等。Picard將這個模式命名為“大腦-身體能量守恒模型”。

大腦是衰老的源頭嗎？雖然，在衰老的機制中很多謎題并沒有解開，但科學家一直在努力嘗試破譯大腦與衰老之間微妙的關系。

最早揭示大腦在衰老過程中產生影響的證據，源于心理壓力對單個細胞影響的研究。21世紀初時已經有研究將長期壓力與健康狀況不佳聯系起來。時任加州大學舊金山分校博士后研究員的Elissa Epel和同事們聚焦這一領域，研究慢性壓力是否會給細胞留下印記。

由于當時人們對于細胞層面的機制運作知之甚少，因此研究人員決定從端粒的長度入手。端粒隨著生物體的衰老而逐漸縮短，這一過程是細胞衰老的明顯特征。

該小組招募了58名健康女性參與研究。其中19名擁有健康的孩子，另外39人的孩子患有慢性病。研究人員推斷，與擁有健康孩子的女性相比，孩子患病的女性通常要承受更大的壓力。果然，研究結果證實了這一點：孩子患病的女性端粒更短。長期處于壓力的她們，細胞會加速衰老。

當然，研究小組還發現了其他應激源導致端粒縮短的證據，比如童年的不良經歷、工作中的疲勞等。雖然在端粒長度方面的研究結果喜憂參半，但研究人員也收集到了將壓力與衰老其他分子標記聯系起來的證據。

北卡羅萊納大學教堂山分校大學的醫生兼科學家Anthony Zannas團隊發現，生活中的高壓力與表觀基因組加速老化的跡象有關。表觀基因組是基因組的化學修飾模式，如DNA甲基化有助于調節基因的表達。這些變化可能是由應激激素如皮質醇介導的。研究團隊發現，在女性中較高水平的皮質醇與較低水平的DNA甲基化有關，同時也與腫瘤壞死因子TNF編碼基因的表達增加有關。（TNF是一種與炎癥相關的信號。）

很多研究團隊一直在動物身上研究這些機制產生的過程。雖然和復雜的人類行為相比，動物模型有其局限性，但仍然能為探索人類的隱秘機制發揮借鑒作用。

明尼蘇達大學生物學家Alessandro Bartolomucci發現，當小鼠受到天敵襲擊時會發生心臟損害，長期暴露在這樣環境中會加速老化，壽命縮短。

而這樣的情況同樣出現在恒河猴的身上。恒河猴是社會等級較為分明的動物種群。Snyder-Mackler團隊發現，社會地位較低的猴子免疫細胞中帶有更多的炎癥因子。而當它們的社會等級發生變化時，免疫細胞中的基因表達模式也相應地發生了改變，以匹配他們的等級。

所以，慢性壓力在細胞層面會導致衰老可以說是“實錘”了。這些證據均指向了大腦。眾所周知，大腦能夠調節生理和心理的反應。但直到現在還沒有一個模型能夠將所有發現整合到一起來解釋大腦是如何發揮作用的。

Picard團隊認為，“大腦-身體能量守恒模型”可以為研究壓力是如何從大腦傳遞到身體的機制提供一個框架。他們還聚焦于一個在衰老發生的交換中起到很重要作用的分子——生長分化因子15(growth differentiation factor 15，GDF15)。

GDF15作為“細胞信使”，在人類衰老過程中起到關鍵性作用，與衰老相關的很多機制都有關系，包括細胞衰老、線粒體功能障礙、以及阿爾茲海默病等退行性疾病等。甚至在與妊娠、癌癥等導致的惡心與食欲不振中也不乏它的身影。

盡管許多器官都分泌GDF15，但它的受體只存在于一個位置——大腦。這些特征讓研究人員感到GDF15是負責向大腦傳輸細胞壓力的信號的。

Picard團隊在即將出版的預印本中提出，血液和唾液中的GDF15水平會隨著心理壓力而增加，這表明“大腦-身體能量守恒模型”可以解釋至少一種心理壓力導致衰老的途徑。

Bartolomucci 表示：“大腦-身體能量守恒模型有很多成功之處，其中之一就是它能夠將許多與衰老相關的現象聚集在一起。雖然單個分子不太可能是像衰老這樣復雜過程的唯一驅動力，但GDF15是其中最有趣的一個。”

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一直以來，“抗衰老”始終是科研的熱門領域。科研人員始終在努力尋找讓人類活得更長、更健康的方式。雖然還有很多問題尚無解答，但他們已經逐漸找到未來研究的一個重要途徑：梳理壓力源的類型，以時間量化衰老軌跡，以及不同生物變化在何時、如何疊加。

正如epel所說，我們總是想要一個簡單的答案，一種衡量衰老的明確的方法。但生物學并沒有這么簡單，要走的路還很長。

參考文獻：

https://doi.org/10.1038/d41586-025-01886-3