这个“生物电池”让60岁关节回到20岁,未来还能对抗老年痴呆?

发布时间:2026-01-16 00:07  浏览量:1

“吃菠菜能变年轻”不再是动画片《大力水手》的专属剧情。近日,浙江大学医学院附属邵逸夫医院与浙江大学化学系的科研团队,从菜市场常见的菠菜里提取出一种叫“类囊体”的结构,通过巧妙的技术改造,让它成为给衰老细胞“充电”的“生物电池”,甚至在实验中把小鼠的退行性关节从“60岁水平”拉回了“20岁状态”。这项登上国际顶级期刊《自然》的研究,让“从植物借能量抗衰”从科幻走向现实,也给千万受退行性疾病困扰的人带来了新希望。

为啥偏偏选菠菜?这个“能量工厂”藏了3大优势

提起抗衰,大家最先想到的可能是昂贵的保健品、医美项目,谁能想到菜市场里2块钱一把的菠菜,会成为科研团队的“香饽饽”?其实团队一开始跑了十多趟菜场,试了胡萝卜、白菜、大青菜等十几种蔬菜,最后才锁定菠菜,原因藏在它的“天生优势”里。

首先,菠菜的“能量密度”足够高。团队要找的“类囊体”,是植物叶绿体里负责光合作用的关键结构,相当于植物的“太阳能发电站”——它能把光能转化成化学能,稳定生产出ATP和NADPH这两种“细胞能量货币”。而菠菜的叶绿素含量在常见绿叶菜里数一数二,叶片里挤满了叶绿体,自然能提取出更多类囊体,相当于“原料足、产量高”。

其次,菠菜是科研界的“老熟人”。在植物代谢研究领域,菠菜一直是常用材料,研究人员对它的细胞结构、提取工艺都很熟悉,不用从零开始摸索。而且菠菜价格便宜、一年四季都能买到,后续如果要扩大研究规模,不用担心原料短缺或成本太高的问题。

最后,它的“兼容性”经得起考验。团队一开始就考虑到,未来要把植物来源的类囊体送到动物细胞里,菠菜作为人类常吃的蔬菜,其成分经过长期食用验证,后续进入人体实验时,安全性基础相对更扎实。

可能有人会问:“其他绿叶菜里没有类囊体吗?”其实羽衣甘蓝、生菜、油菜等绿叶菜里也有,毕竟类囊体是叶绿体的“标配”,只要能进行光合作用的绿色植物都少不了。但综合“产量、成本、研究基础”这三点,菠菜还是成了最优解。

给植物“电池”穿“迷彩服”:破解跨物种“排异难题”

找到优质原料只是第一步,真正的难点在于:怎么让植物的类囊体顺利进入动物细胞,还不被免疫系统当成“外敌”消灭?

人体的免疫系统就像严格的“安保系统”,一旦发现外来异物,比如细菌、病毒,甚至是其他物种的细胞结构,就会启动“清除程序”——巨噬细胞会主动吞噬这些异物,再通过溶酶体把它们分解掉。团队一开始尝试用脂质体包裹类囊体,就像给它套个“保护壳”,但效果很差,大部分类囊体还没到目标细胞就被免疫系统“拦截”了。

就在研究陷入瓶颈时,团队成员突然想到一个点子:“既然免疫系统认‘自己人’,那不如给类囊体穿件‘自己人的衣服’?”于是,“细胞膜纳米涂层技术”应运而生。

简单说,团队先把动物自身的细胞膜(比如要治疗关节问题,就用软骨细胞膜)提取出来,然后像给糖果裹糖衣一样,把它均匀地包覆在纳米级的类囊体外面。这层“伪装衣”可不是随便裹的——细胞膜上带着专属的“身份标识”,当穿了“迷彩服”的类囊体靠近动物细胞时,细胞会误以为它是“同类”,不仅不排斥,还会主动“开门”让它进去。

为了验证这个方法管用,团队做了多次“胞吞抑制试验”:他们把穿了细胞膜“外套”的类囊体和动物细胞放在一起,观察到细胞不仅没有启动清除机制,还把类囊体“吞”进了内部。更让人惊喜的是,进入细胞后的类囊体没有“罢工”,依然能保留光合作用所需的蛋白和功能单体,只要有光照刺激,就能持续生产ATP和NADPH,给衰老细胞“充电”。

小鼠实验惊艳:8周让“老年关节”变年轻,疼痛直接缓解

确定类囊体能安全进入动物细胞后,团队把第一个研究目标对准了退行性骨关节炎——这是中老年人的常见病,膝盖疼、走路费劲是常态,严重时甚至要换关节。医生解释,这种病的根源就是软骨细胞“没力气了”:随着年龄增长,软骨细胞的能量代谢失衡,ATP和NADPH不够用,细胞修复能力下降,关节软骨慢慢磨损、退化,就像机器没油了一样。

于是,团队设计了一组对照实验:给患退行性骨关节炎的小鼠关节注射“穿了软骨细胞膜外套”的类囊体,然后用红光(不会伤害皮肤)透过小鼠的皮肤照射关节部位,唤醒类囊体的“发电功能”;另一组小鼠则不做任何治疗,作为对照。

治疗方案很简单:每周注射两次,每次光照半小时到一小时,持续八周。结果出来时,连研究人员都很意外——治疗组的小鼠,关节状态发生了“逆龄”变化:原本磨损严重、布满裂痕的软骨,慢慢变得光滑有弹性;国际通用的骨关节炎评分从“严重病变”的5分,降到了接近健康状态的1.5分;小鼠原本走路一瘸一拐,治疗后能正常跑跳,疼痛感明显减轻。

更关键的是,这种“充电效果”能持续16小时。团队检测发现,光照后小鼠软骨细胞里的ATP和NADPH水平显著升高,细胞的合成代谢能力被重新激活——就像给快没电的手机充上了电,不仅能正常工作,还能修复之前的损耗。换算成人类年龄,相当于把60岁的退化关节,恢复到了20岁的年轻状态。

不止治关节!未来还能对抗老年痴呆、肌肉退化?

看到关节治疗的效果,很多人好奇:这个“菠菜类囊体技术”,只能治骨关节炎吗?其实团队的野心不止于此,他们已经看到了更广阔的应用前景。

研究团队发现,动物细胞能量不足,不只是导致关节退化的原因,还是很多退行性疾病的“共同病根”。比如阿尔茨海默症(老年痴呆)患者的脑细胞,会因为能量代谢紊乱慢慢萎缩、功能衰退;肌肉退行性疾病患者的肌肉细胞,也会因为“没力气”导致肌肉流失、力量下降。而类囊体生产的ATP和NADPH,是所有细胞都需要的“能量燃料”,理论上只要能把它精准递送到这些病变细胞里,就能给它们“续命”。

西北大学生命科学与医学部教授赵鹏在接受采访时提到,目前团队已经在探索类囊体在神经退行性疾病中的应用潜力。虽然还没有直接证据表明它能逆转脑细胞萎缩,但初步研究显示,类囊体对脑细胞有一定的保护和修复作用——比如在实验室环境下,它能提高受损神经细胞的ATP水平,减少细胞死亡。未来如果能解决“精准递送”到脑部的问题(脑部有血脑屏障,药物或细胞结构很难进入),或许能成为对抗老年痴呆、帕金森症的新武器。

不过科研团队也很清醒:从动物实验到人体应用,还有很长的路要走。目前在小鼠身上的成功,只是“第一步”,接下来还要做更严谨的安全性实验——比如类囊体在人体内长期存在会不会引发副作用,不同剂量的效果和风险如何平衡,这些都需要逐一验证。

普通人啥时候能用上?3-5年或现医学突破,现在吃菠菜管用吗?

这项研究一公布,很多人最关心的问题就是:“我什么时候能用上这个技术?现在多吃菠菜有用吗?”

先给大家吃颗“定心丸”:研究团队已经同步递交了发明专利,正在推进产品转化。根据目前的研究进度,短期内可能会先应用在高端化妆品领域——毕竟皮肤细胞的衰老也是能量不足导致的,类囊体或许能成为新的“抗衰成分”;3-5年内,有望在医学领域取得突破,比如针对骨关节炎的临床实验可能会逐步开展;如果一切顺利,5年以上或许能在更多退行性疾病治疗中看到它的身影。

但要提醒大家:现在直接吃菠菜,可达不到“关节逆龄”的效果。因为类囊体是细胞里的精细结构,经过口腔咀嚼、肠胃消化后,会被分解成普通的营养物质,失去原本的“发电功能”。团队提取的类囊体,是经过纯化、纳米化处理,还裹了“细胞膜外套”的,这才具备了进入动物细胞并工作的能力,可不是“生吃菠菜”能比的。

还有人担心:未来这个技术会不会很贵?目前来看,类囊体的提取成本还不低——比如进口的藻类活性类囊体分离试剂盒,20次用量就要3000元左右。但团队表示,随着技术成熟和规模化生产,成本会逐步下降。就像当年的胰岛素,一开始价格昂贵,后来随着工艺改进,慢慢变成了普通患者能负担的药物。

从“借植物能量”看抗衰新方向:不只是“补营养”,更是“修系统”

这项研究的意义,不止在于找到一种新的抗衰手段,更在于它打开了一个全新的研究思路——从“给细胞补营养”转向“给细胞修系统”。

以前提到给细胞供能,大家想到的都是吃葡萄糖、补充维生素C等抗氧化剂。但这些方式有个局限:比如维生素C只能起到短期的抗氧化作用,没法从根本上改善细胞的能量代谢系统;葡萄糖则需要细胞自身“加工”才能变成ATP,要是细胞的“代谢机器”已经老化,就算吃再多糖,也没法高效产能量。

而类囊体的优势在于,它直接给细胞提供了一套“现成的能量生产系统”——不用依赖细胞自身的代谢能力,只要有光照,就能直接生产ATP和NADPH。就像家里的旧电器,以前是给它换电池(补营养),现在直接给它装了个新的发电装置(修系统),从根源上解决“没电”的问题。

当然,这项研究还有很多待解的问题:比如如何让类囊体在人体内更精准地找到病变细胞,如何延长它的“工作寿命”,如何避免长期光照可能带来的副作用……但不可否认的是,它让我们看到了抗衰的更多可能性——未来或许我们真的能像植物一样,从阳光中获取能量,让衰老的细胞重新焕发生机。

就像《自然》杂志编辑对这项研究的评价:“有什么能比递送经过数十亿年生命进化的‘类囊体’,更能解决细胞供能难题呢?”从菠菜叶到实验室,从动物实验到未来的人体应用,这条“借植物能量抗衰”的路还在继续,而我们或许正在见证一个抗衰新时代的开启。