“线粒体双相时钟”模型为器官配备专属“衰老GPS”

中国科学院上海营养与健康研究所研究员李昕研究组，通过解析人体多器官线粒体突变的“衰老图谱”，提出“线粒体双相时钟”模型，揭示了线粒体通过两种截然不同的模式编码器官衰老，进而同时编码了随机性和确定性衰老程序，统一了复制衰老与代谢衰老的观点分歧，为理解多器官异步衰老提供了新的时序观。5月27日，相关研究发表于《自然-衰老》。

以往研究认为，细胞的“能量工厂”线粒体是远古细菌与真核细胞共生演化的产物，拥有独立的基因组。在生命过程中，线粒体基因组不断积累突变，且突变率远高于细胞核DNA，这些突变可能与衰老和疾病密切相关。

研究团队利用罕见变异识别技术，对来自国际公开数据库中超万例的线粒体转录组低频变异数据进行深度提取，首次系统性绘制了人体组织特异性的线粒体突变图谱，揭示了线粒体突变随年龄增长而积累的“双相”时钟规律。

系列实验表明，在不同器官中，线粒体突变累积有着不同的计时模式。在皮肤、消化道等需要不断更新细胞的组织中，线粒体基因组往往会加速积累广谱且有害的突变。进一步地，在细胞分裂驱动下，脱氨基错误通过克隆扩增形成“随机突变扩散”，在器官衰老过程中扮演发生功能障碍和肿瘤风险的“计时器”角色。

不同的是，在心脏、大脑等细胞不再分裂更新的组织中，线粒体基因组突变主要集中在特定的“热点”区域，形成“确定性损伤热点”，且突变密度与器官能量需求相关，代表这些器官因长期负担造成功能衰退的“磨损”记录。

李昕表示，“线粒体时钟”的“双相”性，就像硬币的两面——增殖组织的“时间之熵”与代谢组织的“空间之损”，共同构成衰老的全景图谱。“线粒体时钟”提供了一个新的衰老研究工具，相当于为每个器官配备了专属时序相位的“衰老GPS”，同时评估多器官衰老状态，也为开发针对特定组织的早期诊断和干预策略提供了基础。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s43587-025-00890-6