古往今来，“长生不老”就如同天边的太阳，虽遥不可及，人们却如夸父般前赴后继去追逐。古有秦始皇派遣方士出海寻仙丹，而今，随着科学技术的进步，更是有大批研究者投身抗衰老机制的研究。目前，衰老相关疾病及其病理生理机制的研究，因涉及线粒体功能障碍、细胞自噬下降、DNA损伤、干细胞耗竭、肠道菌群失调等多个前沿研究方向，无疑已成为国自然等课题项目申报的热门领域之一。
为了探究年轻小鼠血浆中的小细胞外囊泡（sEVs）逆转老年小鼠衰老相关功能的作用机制，4月16日，南京大学张辰宇教授团队在Nat Aginge（IF=16.6）上发表了题为“Small extracellular vesicles from young plasma reverse age-related functional declines by improving mitochondrial energy metabolism”的论文。研究发现，年轻sEVs可促进衰老细胞内PGC-1α的表达，以改善线粒体功能和能量代谢，进而延长老年小鼠的寿命，减轻衰老特征，并改善多个组织与年龄相关的功能衰退。
随着全球人口老龄化加剧，与年龄相关的功能性衰退和慢性疾病成为社会和医疗系统的巨大负担。研究衰老的生物学机制及其逆转策略对于提高老年人的生活质量和健康状况具有重要意义。
近年来，异时性共生实验揭示了年轻血液对老年组织的再生作用，但其具体机制尚不完全清楚。细胞外囊泡（EVs），特别是小细胞外囊泡（sEVs），作为细胞间通讯的媒介，被认为在衰老过程中发挥重要作用。已有研究发现，年轻血液中的sEVs能够改善老年小鼠的认知能力，提高心脏和肝脏等器官的功能，甚至能延长寿命。这些sEVs通过携带的蛋白质、脂质、DNA和RNA等生物活性分子，影响受体细胞的基因表达和功能。
但目前，对于sEVs中具体哪些分子参与抗衰老过程以及确切的分子机制知之尚浅。此外，sEVs的分离和纯化过程复杂，且产量低，这也限制了对其功能的深入研究和临床应用。最后，sEVs作为治疗手段的安全性、有效性和长期影响也需要通过更多的临床研究来验证。
Step1：年轻sEVs对老年小鼠寿命和整体生理状态的长期影响，以及对认知、耐力和衰老表型的短期影响
①与注射PBS的同龄小鼠（对照组）相比，年轻sEVs显著延长老年小鼠的中位寿命。注射年轻sEVs的老年小鼠在精子质量、代谢率、心功能、骨密度、脑体积等方面均得到显著改善。通过水迷宫和耐力跑步实验发现，注射年轻sEVs的老年小鼠，空间学习和记忆性能得到明显改善，耐力显著提高。
②年轻sEVs减少了老年小鼠肝脏、脾脏、肺、肾脏、海马体和睾丸中的衰老相关β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）活性，降低了细胞周期抑制因子p21和p16的表达，并增加了增殖细胞标记Ki67的阳性细胞数量。年轻sEVs还降低了老年小鼠组织中的活性氧（ROS）和晚期糖基化终产品（AGEs）水平，并减少了脂褐素的积累。
图1. 注射年轻sEV对老年小鼠寿命和整体生理状态的长期影响
图2. 注射年轻sEV对老年小鼠记忆能力、耐力和衰老表型的短期影响
Step2：年轻sEVs对多种老年组织的蛋白质组的影响
①研究对比了注射PBS和年轻sEVs的老年小鼠的八种组织（心脏、肝脏、脾脏、肺、肾脏、海马体、肌肉和睾丸）的蛋白质组表达情况。共鉴定出14,474个蛋白，并对其中10,319个蛋白进行了定量分析。
②热图显示，年轻sEVs处理后，多个组织中与代谢过程和蛋白质/DNA修饰相关的蛋白表达发生了显著变化。基因集富集分析（GSEA）显示，与衰老相关的生物过程，如线粒体功能失调、表观遗传改变和基因组不稳定，显示出明显的改善。
图3 . 年轻sEV治疗对各种老年组织的蛋白质组的影响
Step3：年轻sEVs可减轻老年小鼠体内的线粒体功能缺陷，增强线粒体能量代谢，并改善细胞衰老相关表型
①经年轻sEV治疗后，老年小鼠海马体和肌肉中的ATP合成速率、呼吸链复合物V活性以及线粒体DNA（mtDNA）含量显著升高降低。
②通过透射电子显微镜（TEM）观察到，年轻sEVs提高了老年小鼠海马体和肌肉中线粒体的数量、密度并改善了线粒体结构完整性。
③经H2O2处理的NE-4C和C2C12细胞，ATP合成率、线粒体复合体V活性和mtDNA数量降低，与细胞衰老相关的p21表达上调，细胞增殖能力下降，而年轻sEVs处理能够显著改善这些指标。
图4. 注射年轻sEV可减轻老年小鼠的线粒体缺陷，并改善其代谢健康
图5. 年轻sEV处理可改善细胞的线粒体功能，减轻H2O2诱导的衰老表型
Step4：血浆及sEVs中miRNA含量随衰老过程的变化
①通过小RNA深度测序，发现老年小鼠血浆中75个miRNA表达水平与年轻小鼠有显著差异（32个表达上升，43个表达下降）。
②对比年轻和老年小鼠血浆sEVs中的miRNA发现，老年sEVs中10个miRNA表达显著更高，而年轻sEVs中另外9个表达更高。
图6. 衰老过程中血浆和sev中miRNA含量的变化
Step5：年轻和老年sEVs中的miRNAs通过调节PGC-1α表达来影响线粒体代谢
①研究表明，年轻sEVs中的miR-144-3p, miR-149-5p和miR-455-3p通过上调PGC-1α表达改善线粒体功能，而年老sEVs中的miR-29a-3p, miR-29c-3p和miR-34a-5p通过抑制PGC-1α表达加剧线粒体损伤。
②年轻sEVs能够提升NE-4C和C2C12细胞的PGC-1α蛋白水平，增强线粒体呼吸率（OCR）、ATP合成率和线粒体复合体V活性，同时能减少p21蛋白和mRNA表达水平，并增强细胞增殖能力。使用miR-144-3p、miR-149-5p和miR-455-3p的反义寡核苷酸处理后，年轻sEVs的这些积极效应被显著抑制。
图7. 年轻和老年sEVs中的miRNAs通过调节PGC-1α的表达影响线粒体代谢
图8. miR-144-3p、miR-149-5p和miR-455- 3p的反义寡核苷酸阻断了年轻sEVs对线粒体代谢的改善和抵抗细胞衰老的作用
本研究从宏观的生理表型，到微观的细胞、线粒体、分子水平，层层深入，全面分析了年轻sEVs逆转衰老的作用及具体机制。具体来说，年轻sEVs中的miR-144-3p、miR-149-5p和miR-455-3p可通过促进PGC-1α的表达，增强老年小鼠的线粒体功能和能量代谢，减缓线粒体损伤，从而改善小鼠的认知能力、心脏功能、生育能力以及骨质和肌肉健康等，并延长小鼠的寿命。
1、通过验证年轻sEVs对多种组织功能（认知能力、心脏功能、生育能力以及骨质和肌肉健康等）的改善，充分证明了其逆转衰老的有效性。
2、综合运用生理学、分子生物学和蛋白质组学技术等多种研究方法，为理解sEVs的作用机制提供了多角度的证据。
3、首次鉴定出sEVs中的特定miRNAs（如miR-144-3p、miR-149-5p和miR-455-3p）是其发挥抗衰老作用的关键因子。
1、探索年轻sEVs中除miRNAs之外的其他活性成分（如蛋白质、脂质、DNA等）对抗衰老的潜在作用。
2、研究不同年龄阶段或不同生理疾病状态下sEVs的变化，及其对衰老进程的影响。
3、进一步研究确定年轻sEVs中特定miRNA调控PGC-1α表达的具体分子机制。
4、开发更先进的血浆中sEVs的提取和制备方法，以提高其临床应用的可行性。
5、进行临床前研究，评估年轻血浆中sEVs的安全性长期疗效，为临床上开发基于sEVs的抗衰老疗法提供依据。
衰老相关疾病及其病理生理机制的研究，在国自然申报中属于医学科学三处（申请代码：H19），因相关研究涉及线粒体、自噬、免疫、干细胞、肠道菌等多个热点，近年来也是国自然项目申报和中标的“大户”。
这里小编为大家汇总了部分涉及抗衰老研究的国自然中标项目，希望能为大家构思自己的课题方向提供灵感：
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