利用线虫弯曲和泵送速率评估衰老健康状况：新指标与干预研究

为探究衰老健康问题，研究人员以秀丽隐杆线虫（C. elegans）为模型，发现弯曲或泵送速率可评估健康，“动态缩放值” 有重要意义。

　　随着人们对健康关注度的不断提高，衰老过程中的健康问题愈发受到重视。在追求长寿的同时，如何保证生活质量，即延长健康跨度（healthspan），成为了生命科学和健康医学领域的热门话题。衰老，是一个所有动物都无法逃避的过程，它伴随着组织和器官的退化，增加了患慢性疾病的风险，最终导致死亡。以往研究发现，单纯延长寿命并不一定意味着健康状况的改善，延长的寿命若没有健康相伴，只会增加脆弱期（gerospan）。然而，研究人类衰老面临诸多挑战，其中时间成本是一个关键因素。即便常用的小型短命脊椎动物小鼠和斑马鱼，寿命也约为三年，研究周期过长。因此，许多衰老相关研究选择了无脊椎动物模型，秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans，简称 C. elegans）因其诸多优势脱颖而出。它是一种真核多器官线虫，在 20°C 环境下寿命约 3 - 4 周，易于在实验室培养，且与人类疾病相关基因有 65% 的同源性。

尽管秀丽隐杆线虫在衰老研究中应用广泛，但在确定健康跨度的方法上存在诸多问题。例如，不同研究对 “健康跨度” 的定义不一致，有的以最大反应的 50% 为标准，有的采用任意截断值，还有的通过复杂模型系统进行计算，但结果往往存在多种估计。同时，健康跨度标记物的选择也不统一，这使得在不同研究之间难以进行有效的比较。为了解决这些问题，美国马萨诸塞大学阿默斯特分校（University of Massachusetts Amherst）的研究人员开展了一项关于秀丽隐杆线虫衰老健康状况评估的研究，该研究成果发表在《Scientific Reports》上。

在研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是寿命测定实验，将约 10 条成年初期的线虫分组置于 96 孔 Transwell? 板中，每隔一天更换培养基，并添加 120μmol/L 的 5 - 氟 - 2’ - 脱氧尿苷（FUDR）防止虫卵孵化，在 20°C 下培养，每天观察线虫生存情况直至全部死亡。对于健康标记物的测量，同步化的 L4 期线虫在特定条件下培养，随机选取线虫，通过光学显微镜计数咽泵浦率；利用自动跟踪系统和 WormLab 软件测量运动行为相关指标；在显微镜下记录弯曲速率。此外，研究人员还通过计算质量调整值（quality - adjusted value，Q (t)）和新定义的动态缩放值（dynamic - scaled value）来评估衰老健康状况，并运用多种统计分析方法对数据进行处理。

研究结果主要包括以下几个方面：

• 寿命测定与健康标记物量化：野生型秀丽隐杆线虫的中位寿命为 11 天，最大寿命为 19 天。通过测量多种与年龄相关的标记物，发现除平均波长外，大多数标记物随时间有显著变化。咽泵浦率、平均速度、最大速度和弯曲速率等在成年早期达到最高，随后逐渐下降。相关性分析表明，弯曲速率与平均速度、咽泵浦率等肌肉相关健康标记物高度相关，可用于代表线虫的健康状况；在某些特殊情况下，咽泵浦率也可作为替代指标。
• 不同处理对寿命和健康的影响：用蔓越莓汁浓缩液处理线虫，显著延长了寿命，同时延缓了平均速度、最大速度、泵浦率和弯曲速率的下降。当蔓越莓汁浓缩液与植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）共同处理时，0.016% 蔓越莓汁浓缩液处理组的寿命延长，且对泵浦率和弯曲速率下降的延缓效果显著；0.08% 蔓越莓汁浓缩液与植物乳杆菌共同处理虽未影响寿命，但对健康标记物有显著影响。这表明不同处理对寿命和健康状况的影响存在差异。
• 健康衰老评估：研究人员应用质量调整值评估健康衰老状况，发现不同处理对 Q (t) 的影响随时间变化，且不同处理组间存在显著差异。但该方法存在局限性，如无法区分与寿命无关的健康标记物变化。为此，研究人员提出动态缩放值，通过在相同存活率下将处理组的健康标记物值与对照组进行归一化处理，能更客观地评估处理对健康标记物的影响。以弯曲速率和泵浦率计算动态缩放值的结果表明，0.08% 蔓越莓汁浓缩液与植物乳杆菌共同处理组在质量调整值评估中未显示出健康状况的显著改善，但在动态缩放值评估中则表现出改善，说明动态缩放值在评估秀丽隐杆线虫健康衰老方面更具优势。

研究结论与讨论部分指出，本研究表明单纯延长寿命并不等同于整体健康状况的改善，理解衰老过程中的健康状况，即健康衰老，至关重要。研究人员评估了目前衰老研究中常用的健康标记物，发现弯曲速率或咽泵浦率可代表线虫的健康状况。同时，首次提出的动态缩放值能同时考虑寿命和健康标记物，为确定健康状况提供了更有效的方法。然而，本研究也存在一定局限性。例如，仅使用单一健康标记物可能无法全面反映秀丽隐杆线虫衰老相关的生理变化，未来研究应测试其他健康标记物，如自发荧光、应激抵抗能力、线粒体活性等。此外，本研究结果来自单一实验，需要更多数据进行统计分析，且实验使用的液体培养基与线虫可生存的 NGM 平板培养条件不同，后续研究应考虑这一因素。尽管如此，本研究提出的动态缩放值为衰老研究提供了新的思路和方法，强调了综合考虑寿命和健康衰老的重要性，有望推动衰老研究领域的进一步发展。