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细胞是我们身体结构和生理功能的基本单位，而动物细胞会依赖薄薄的细胞膜来隔绝细胞内部与外部环境。因此，细胞膜会经常受到各种外部活动带来的损伤，比如肌肉或者组织收缩产生的机械力，或者病原体的攻击。
这些损伤会对细胞生存造成威胁，因此及时修复损伤非常重要。过去，研究认为质膜损伤和修复无非会导致两种情况，一种是损伤过重，修复无法完成引起细胞凋亡或者焦亡，这种模式其实已经被科学家关注，用于研发癌症相关的治疗策略；另一种则是损伤较小，细胞修复完成后继续执行正常功能。
在近期《自然》子刊Nature Aging上，科学家发现了第三种可能，当损伤程度适中的时候，细胞膜可以实现修复，避免死亡，但是细胞再也回不到健康的状态，而是进入衰老（senescence）的状态。与随着年龄增长而产生的衰老细胞一样，质膜损伤造成的衰老会使细胞丢失原本的功能，并朝周围释放一些促进炎症的分子，造成组织损伤和更广的衰老发生。当然，新研究的突破不仅限于此。在过去研究真核细胞质膜损伤时，我们仍然缺乏一种通用的损伤诱导方法。比如用于哺乳动物细胞的质膜损伤诱导剂，很难在拥有细胞壁的酵母中发挥作用，这使得科学家难以利用这种适合研究遗传学的模式生物。但作者发现，当培养基中含有低浓度的十二烷基硫酸钠（SDS）时，野生型的酵母可以存活，质膜损伤修复机制缺陷的酵母却会死亡。这提示他们SDS或许能够在酵母中诱导质膜损伤。新研究利用一种荧光分子对此进行了验证，如果质膜损伤与SDS有关，他们应该能在含SDS培养基中生存的酵母内部观察到荧光分子。结果也如预期的一样，荧光分子出现在约10%的酵母细胞中，这说明SDS造成的损伤偶尔会让荧光分子渗透，但大部分酵母细胞通过及时修复质膜阻止了该过程。如果人为地破坏野生型酵母的质膜修复机制，约75%的细胞内都能检测到荧光分子。▲SDS会引起酵母和人类细胞发生质膜损伤（图片来源：参考资料[1]）除此之外，作者也证明SDS是能够破坏细胞壁的，并且形成局部的损伤。而且SDS同样可以诱导人类细胞中发生质膜损伤。不过与预期不一样，合适浓度的SDS引起的质膜损伤没有杀死野生型酵母，但却意外地缩短了它们的寿命，同时机械力引起的损伤也会造成寿命缩短现象。而在人类成纤维细胞中用SDS诱导质膜损伤，会使得细胞发生衰老，SDS浓度越高细胞增殖就越慢。从机制上来说，质膜损伤会引起p53蛋白水平迅速上升，这可能直接抑制了细胞增殖并引发了细胞衰老的发生。研究通讯作者Keiko Kono教授表示，“从某种意义上来说，细胞膜损伤改变了细胞的命运。”而新研究确认的这种衰老细胞亚型——质膜损伤依赖的衰老细胞可能在过去被忽略了。如今这一发现，将有助于未来衰老相关机制以及延寿策略的研究。[1] Plasma membrane damage limits replicative lifespan in yeast and induces premature senescence in human fibroblasts, Nature Aging (2024). DOI: 10.1038/s43587-024-00575-6[2] Damage to cell membranes causes cell aging, finds new study. Retrieved February 23, 2024 from https://phys.org/news/2024-02-cell-membranes-aging.html本文来自药明康德内容微信团队，欢迎转发到朋友圈，谢绝转载到其他平台。如有开设白名单需求，请在“学术经纬”公众号主页回复“转载”获取转载须知。其他合作需求，请联系[email protected]。
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