衰老指随着时间的生理状态下降与稳态失衡，是几乎所有动物都会经历的过程。它的发生意味着个体走向衰败，伴随着降低的生活质量和适应度。理解衰老和抗衰老是人们亘古不变的话题。尤其是现在的老龄化社会，衰老引起的疾病更是巨大的挑战。越来越多的研究表明，衰老和寿命并非完全由遗传决定，而是可以塑造的。饮食运动、社会交互、生活方式等环境因子对于寿命长短和老年是否健康有着非常显著的影响。然而，由于衰老机制本身极端的复杂性，生活方式等环境因子如何塑造衰老的内在机理目前并不清晰。自然界芸芸众“生”多样性的衰老模式可以为理解衰老可塑性提供丰富的研究素材。随着测序技术和遗传操纵技术的进步，利用典型表型可塑性的动物开展衰老可塑（Ageing Plasticity）研究，可以作为理解并塑造衰老的重要突破口。

　　2023年5月8日，中国科学院动物研究所王宪辉研究员与康乐院士在国际生态进化领域权威期刊Nature Ecology & Evolution以封面文章形式，在线发表题为“PLIN2-induced ectopic lipid accumulation promotes muscle ageing in gregarious locusts”的研究论文，揭示了衰老可塑的全新机制。这一工作利用飞蝗密度依赖的多型现象进行衰老可塑机制研究。飞蝗高密度下形成的群居型体色为黑黄警戒色，行为活跃且会聚群长距离迁飞；而低密度下形成的散居型体色为隐蔽色，不活跃，不能长距离迁飞。飞蝗两型转变不仅是蝗灾暴发的生物学基础，也是探究生活方式诱导衰老可塑的优良模型。本项工作发现，两型飞蝗衰老速率差异显著，散居型飞蝗寿命比群居型飞蝗寿命长33%。利用行为生理实验、代谢检测和转录组等技术，证明群居型和散居型飞蝗肌肉和飞行能力表现出不同的衰老状态。群居型飞蝗衰老速率快，且伴随着剧烈的代谢紊乱和功能异常；而散居型飞蝗肌肉衰老速率较慢，且老年维持正常代谢和功能。衰老相关的转录组分析发现，飞蝗肌肉衰老相关基因表达谱在群居型和散居型之间差异显著，尤其是上调基因差异最大且没有明显功能富集。通过多个基因敲降筛选和进一步的机制研究显示，脂滴表面蛋白PLIN2的转录上调是诱导群居型飞蝗加速衰老的关键原因。通过脂质组和转录组联用，证明PLIN2过度表达会诱导脂滴无法被脂肪酶降解，从而产生异位脂积累和脂类动员异常。这一结果证明，老年群居型飞蝗并非没有能量，而是“画地为牢”，限制自己的能量代谢，从而诱导了不健康和加速的衰老。从生态角度看，两型飞蝗衰老差异可能具有环境适应的意义。在栖息地完成交配后，群居型飞蝗加速衰老可以避免与后代的资源竞争；然而散居型飞蝗的延缓衰老有助于增加遭遇配偶的几率。因此，飞蝗衰老可塑性是生态衰老（Ecological Ageing）主动适应的范例。

　　飞蝗型变相关的衰老可塑性可作为探究生活方式诱导肌肉健康衰老的优良模式。随着世界人口老龄化，衰老所带来的疾病已经是社会最大的经济负担，也是人们追求更好生活品质所面对的首要困难。健康衰老，即在老年保持健康的生理和心理状态，已经是人们的迫切诉求和衰老研究的核心任务。肌肉健康衰老指在老年状态下依然保持正常的运动功能，稳定的代谢状态，以及不产生过度的异位脂积累、氧化压力和疾病。肌肉是身体最早衰老的组织器官，保持肌肉健康衰老对于维持老年人生活品质和延缓系统性衰老有重要作用。团队前期研究已经表明，飞蝗肌肉衰老与哺乳动物是保守的（Guo, 2021, BMC Genomics）。本项工作的研究显示，群居型飞蝗肌肉随衰老表现出不健康衰老特征，包括运动能力下降、代谢紊乱、异位脂积累和氧化压力上调；相反，散居型飞蝗肌肉表现出健康衰老的特征，包括稳定的功能和代谢。值得一提的是，虽然异位脂积累被认为是非健康衰老的标志，但其产生机制和发挥功能均不清晰。PLIN2作为保守的脂滴表面蛋白，在人类非健康肌肉衰老过程中也有显著上调。飞蝗中的研究结果显然对认识生物衰老具有很好的借鉴和启发意义。因此，飞蝗型变相关的衰老可塑将成为一个强有力的研究模式，为理解健康衰老的形成提供新的视角。

　　蝗灾暴发是威胁农业的重要灾害，群居型飞蝗长距离迁飞是导致大范围蝗灾发生的关键因素。对于飞蝗衰老特征的清晰描绘，以及对于肌肉衰老保守位点的鉴定，有助于未来开发针对飞蝗飞行的高效精准防控靶标。

　　Nature Ecology & Evolution期刊为本文同时配发评论文章（News & Views）。该评论高度肯定本项工作在衰老新模型建立和衰老可塑机制方面的重要价值。认为利用飞蝗飞行肌这样一个持续运动和极端耗能的组织来研究衰老可塑非常合适，尤其是团队已经积累了大量相关研究。同时指出哺乳动物也有类似特征，该研究可以为人类运动延缓肌肉衰老提供指导。另外，评论认为表型可塑性和衰老都是受基因与环境信号整合调控的极端复杂生物学现象，这一工作扩展了人们对于遗传和环境互作机制的认识。美国德州农工大学Karpac Jason教授在评论中强调“这一发现揭示了基因环境互作塑造衰老的全新机制。利用飞蝗多型性探究能量代谢与衰老的关系，可以为理解其他物种衰老提供遗传和生态层面的借鉴。在未来的研究中，昆虫表型可塑性可用以解释各个物种中衰老和长寿异质性的机制”。

　　该工作由中国科学院动物研究所王宪辉研究员和康乐院士合作完成。近年来，康乐院士率领的飞蝗表型可塑性研究团队，取得了多项突破性成果，不仅为蝗灾精准防控提供了系列靶标分子，也不断推动飞蝗作为生物学和医学研究模式的工作。该研究得到国家重点研发计划（2022YFD1400500）、国家自然科学基金项目（31930012，32088102，32100388）、中国博士后科学基金项目（2021M703204）和中科院青促会项目（2021079）的资助。

　　图1. PLIN2诱导的异位脂调控飞蝗型依赖的衰老可塑性

　　原文链接：https://www.nature.com/articles/s41559-023-02059-z

　　参考文献：

　　Guo, S., Yang, P., Liang, B., Zhou, F., Hou, L., Kang, L., and Wang, X. (2021). Aging features of the migratory locust at physiological and transcriptional levels. BMC Genomics 22, 257.