有性生殖影响脊椎动物器官衰老
Sexual reproduction impacts vertebrate organ aging
本预印本以青鳉为脊椎动物模型,发现终生交配以细胞类型与性别特异方式影响器官衰老。在老年雌性肝脏中,交配使肝细胞炎症与髓系细胞水平下降,机器学习模型预测其转录组年龄更年轻,肝脏脂质积累减少且对乙酰氨基酚耐受性增强。脑和肠也呈现抗炎与代谢重编程的转录组特征;在人类血浆蛋白组数据中,性生活经历与肝细胞等多种细胞类型的更年轻蛋白组年龄相关。
繁殖是否以寿命为代价,是衰老生物学的老问题。流行假说认为繁殖有成本、尤其在雌性:产卵和雄性骚扰会缩短雌性果蝇的寿命;但蜂王每天产卵多达2000枚、持续数年,寿命却至少是不育工蜂的20倍,“取舍”概念因此需要重新审视[1]。人群统计同样给出暧昧信号——英国贵族的历史记录显示,绝经后女性的长寿与子女数负相关、与初产年龄正相关[3];斑胸草雀实验中,延迟繁殖的鸟后代更少、寿命更长[4]。这些证据大多止步于寿命这一整体终点,交配行为如何在脊椎动物的器官和细胞层面塑造老化,所知甚少。非洲鳉鱼是最短寿的、可在实验室繁殖的脊椎动物,生长快、性成熟早、衰老快,因而成为本研究的选择[2]。
作者在鳉鱼中考察终生交配对器官老化的影响,发现交配以细胞类型和性别特异的方式调控肝脏老化。在年老雌鱼肝脏中,交配抑制了肝细胞炎症、降低了髓系细胞水平;机器学习模型预测,交配使多个肝脏细胞类型的转录组年龄变“年轻”。功能上,交配减少了多类脂质在肝中的累积,并伴随对肝毒药物对乙酰氨基酚更强的抵御能力;鉴于老年鳉鱼本就表现出升高的炎症标记[5],而在小鼠中促进炎症消退可减轻对乙酰氨基酚诱导的肝损伤与急性肝衰竭[6],这条炎症—抵御轴线值得后续直接检验。交配还在脑与肠中诱导了抗炎和代谢重塑的转录组特征;借助公开人类数据集和血浆蛋白质组衰老时钟,作者观察到性经历与包括肝细胞在内的多种细胞“更年轻”的蛋白质组年龄相关。
就推进而言,这项工作把问题从“繁殖是否换取寿命”的整体终点,落到了具体器官、具体细胞类型的老化轨迹上,并辅以脂质累积、毒素抵御等功能读出,而不止于相关性;同时把昆虫与人群统计中反复出现的繁殖—寿命关系[1][3]同脊椎动物器官生理衔接起来,并在人类蛋白质组层面找到可测量的关联痕迹。野生鳉鱼肝脏本就常见高水平的肝细胞空泡化,且饮食效应存在性别差异[7],交配在这一可塑而性别化的器官表型之上又叠加了一层变量。
局限也清楚:人类数据只是关联性观察,不能支持因果推断;摘要也未阐明交配究竟经由内分泌、神经还是免疫通路重塑器官老化;效应更呈性别不对称——雌鱼肝脏获益明显,而性选择的影响可解释鳉鱼自然与实验种群中雄性偏高的死亡率[8],雄性还随年龄出现广泛的生殖老化[9]。交配历史与雄性器官老化之间的关系,仍是悬而未决的问题。
- 1.Longevity and aging in insects: Is reproduction costly; cheap; beneficial or irrelevant? A critical evaluation of the "trade-off" concept · J Insect Physiol 2011
- 2.Insights into Sex Chromosome Evolution and Aging from the Genome of a Short-Lived Fish · Cell 2015
- 3.Human longevity at the cost of reproductive success · Nature 1998
- 4.An experimental manipulation of life-history trajectories and resistance to oxidative stress · Evolution 2006
- 5.Spontaneous aging-associated inflammation and genome ... · pubmed.ncbi.nlm.nih.gov 2026
- 6.Cathelicidin promotes liver repair after acetaminophen ... - PMC · pmc.ncbi.nlm.nih.gov 2026
- 7.Performance of Turquoise killifish, model organism in ... · biorxiv.org 2026
- 8.The sources of sex differences in aging in annual fishes · biorxiv.org 2026
- 9.Age-dependent decline in sperm quality and function in ... - PMC · pmc.ncbi.nlm.nih.gov 2026
来源:bioRxiv Genomics · biorxiv.org