人类用电刺激治病时,还不知道电是什么。
在古罗马时期,如果不幸患了偏头痛或痛风,医生就会抓一只活电鳐,把它啪叽一下放在患者的额头或脚上,直到患者“整条腿或脑袋瓜被电麻”为止。
到了18世纪末,全欧洲都在为一项“电击能让死青蛙的肌肉抽动”的实验而疯狂。小说家玛丽·雪莱更是写下了世界上首部科幻小说《弗兰肯斯坦》:一个雷雨夜,一道巨大的闪电劈中解剖台,由无数碎尸拼成的“科学怪人”猛地睁开了眼睛——生命,被电击点燃。
直到1958年,第一台心脏起搏器植入人体,电刺激治病才真正进入严肃的科学殿堂。一个问题是:如果电流能重启心脏,是否也能重启更根本的东西,比如,生命的年轻状态?
最近,斯坦福大学等机构通过对史氏菊海鞘(Botryllus schlosseri,简称菊海鞘)的研究发现:短暂的脉冲电刺激可能触发干细胞的再生程序,带来了长效的年轻化效应,文内更含懒人心动讨论:未来“电一下”,就能不去健身房了?还抗衰[1]?
新动物解锁:史氏菊海鞘
哲学问题“忒修斯之船”中讲:一艘船在航行中不断更换下腐朽的木板,当所有的木板被一一替换后,它还是原来的那艘船吗?
这个问题没有统一答案。
然而,在广袤的海洋中,菊海鞘这种海洋生物酷似一艘活的“忒修斯之船”。这种无脊椎动物与人类拥有高达70%的蛋白质编码基因同源性。
它们最神奇之处在于,个体(被称为“zooid”)全身所有的分化组织(如心脏、消化系统、肌肉等),每周都会全部“更新”一次,体内的干细胞会从头开始重新造出一套全新的器官。
图注:菊海鞘的个体被称作zooid,一个zooid个体就像一片“花瓣”,约5-20个它们会组成一个“花状“系统
从身体层面看,上周的那个个体,已经不复存在。但从基因层面看,新旧个体来自同一个干细胞池,拥有完全相同的一套基因组。因此,一个在实验室里无性繁殖培养超过24年的菊海鞘群体,纵然zooid个体已被更换了上千次,但它还是它。
图注:菊海鞘(好不容易找了张不犯密恐的图)
虽然更新能力强大,但随着年龄增长,干细胞会老,菊海鞘也会变老。
老年菊海鞘群体的颜色变深(色素沉着)、血管形态发生改变、繁殖力和再生力下降、个体体型明显变小,部分衰老变化(如神经系统退化)与人类也有相似之处。
一场电刺激,让菊海鞘活得更久、老得更慢
为了研究电刺激是否具有抗衰老效果,研究人员把一种临床级安全的脉冲电流(PEC)用在了菊海鞘身上(研究对象覆盖从培养不到18个月的年轻群体到培养长达24年的极端高龄群体)。
结果令人惊讶:执行这一套短时、间歇式(间隔20分钟电1次,共3次,每次5分钟)的电刺激下来,还真引发了意想不到的“返老还童”效果:
短短48小时内,年轻但“状态略老”的菊海鞘群体就已经开始出现年轻化迹象,几周内观察到其色素沉着明显变浅、个体体型变大,血管样结构重新变得细长并延伸至体表边缘。
图注:刺激后短时间内即在年轻但状态衰退的群体身上观察到年轻化效应
整体来看,电刺激显著提升了年轻菊海鞘群体的生理机能(如心率增加、再生活性增强、血液流动更强劲),并逆转了年龄相关的多种表型衰退,同时使其1年存活率从17%提升到了75%。
对于老年群体,电刺激同样改善了衰老外观(如色素沉着过度)、血管结构与循环功能,同时将其再生活性恢复到了与年轻对照组相当的水平。其中,个体体型恢复在24岁群体中的效果大于14岁群体,提示其对越老的个体可能越明显,值得进一步验证。
图注:PEC处理能部分逆转24年高龄群体的衰老
在更微观的细胞层面,2个月时观察到菊海鞘体内免疫细胞群体(包括识别、吞噬并消化病原体等的吞噬细胞、直接杀伤肿瘤细胞或异常细胞的细胞毒性细胞)的显著变化。
年轻群体主要表现为免疫杀伤细胞的显著增加,而老年群体则表现出免疫杀伤细胞减少、吞噬细胞增加,这两种不同的干预表现提示电刺激可能帮助不同年龄段恢复免疫平衡。
图注:电刺激诱导的年轻(左)和老年(右)群体中的免疫细胞变化
电刺激触发基因大调整:年轻先破后立,老年重点抢修
那么,总共才15分钟的电流是如何产生抗衰效果的呢?接下来,研究人员观察了菊海鞘群体内部发生的基因变化。
年轻群体:先破后立、全面重启
在受到电刺激后的前2小时,年轻菊海鞘群体的细胞先是有组织地“暂停”了很多不紧急的基因表达,包括暂时退出干性或发育状态、减少基因“读取”和DNA修复、暂时减缓耗能大的活动(如新陈代谢、肌肉运动)等,有点像电脑重启前的短暂关机;
24小时时,基因表达突然迎来“再生修复大反弹”:能量代谢基因全面重启,驱动了生物合成基因(如脂质重塑、视黄酸信号等)的大规模启动。同时,表观遗传因子“解锁”了基因组,让肌肉收缩、纤毛运动、细胞外基质等系统都得到了全面恢复;
再生高峰过后(约2周-7周时),基因表达系统趋向于稳定。染色质稳定、翻译优化、细胞间精准同步相关的基因表达上调,而高能耗的蛋白质合成基因开始降温,自噬和线粒体活动均减弱。到132天时,细胞基因表达进入一种持久、稳定、健康的状态。
老年群体:维稳中修复、重点升级
老年菊海鞘群体没有"关机"阶段,电刺激让它们直接进入了一种"精准抢修模式"。
24小时时,基因表达几乎全面上调,发力在必需生存和精准加固上面,比如细胞存活、抗凋亡、肌肉收缩等相关基因上调。同时,表观遗传稳定程序启动,负责来对抗衰老带来的基因表达混乱。代谢层面则只做“加法”,加强了抗氧化和炎症调节基因的表达。
即使长期来看(约41-96天时),老年群体依旧重在持续加固结构和维持基因组的稳定。这种“精准的重点修复”,是老年细胞在内在状态已经不佳下,利用电刺激信号换取最大生存收益的最优解。
图注:年轻和老年组在接受电刺激后,不同类别的基因在多个时间点上的上调与下调变化模式
然而,不管年轻还是老年菊海鞘群体,面对电刺激的“重启”信号,其实都遵循着同一套剧本——先是在24小时时进入重建模式,之后转入长期维护模式。只是节奏和优先级不同罢了。
而最终这两个群体也都抵达了同一个终点:细胞都进入了一种“省电模式”和“秩序模式”。基因表达系统在电刺激诱导的精准重启后,学会了更优雅地运行。
电刺激,不流汗的运动"方案?
如果上面先“受控的危机”,然后“重建”的桥段,你觉得有点熟,那就对了。
在人类和小鼠中,运动后数小时内,多种组织或细胞中的基因表达也会短暂地转向促炎的状态。但这种炎症警报不会持续,随后基因表达会迅速切换为持续的细胞修复模式。
研究中,电刺激让年轻菊海鞘群体的心率超过了正常水平,这和运动时的心率变化非常像。它们的基因响应也和运动后的轨迹惊人地相似——2小时内,促免疫基因被激活,300小时时,转为细胞修复基因的激活。
图注:电刺激治疗可能在分子层面模拟运动带来的健康益处
从科学本质来看,运动之所以能抗衰老,部分原因在于它能通过诱发可控的急性应激,触发身体的适应性修复反应。
而在这里,临床级别的微弱脉冲电刺激,在生物体不流汗、不气喘的情况下,完美地在分子层面模拟了运动带来的好处。
所以,整点“懒人腹肌贴”就能抗衰了?NO!
这种微弱脉冲电刺激目前对菊海鞘抗衰有效果,懒人版“电一下,就想代替运动抗衰”的策略恐怕还得再等等。但在未来,定期接受特定的无创生物电疗法,或许能为那些因高龄、残疾、重病而无法运动的人,提供一条新出路。
从另一个角度来说,这再次重新定义了我们对“运动抗衰”的理解。趁现在,去流汗,或许才是当下最确定、最有效的“抗衰处方”。
整体来看,短时、间歇式的脉冲电刺激,不仅能产生比较持久的年轻化与再生效应、还有望为运动抗衰带来一条“捷径”,这无疑为我们未来抗衰又提供了一种宝贵的途径。
声明 -本文内容仅用于科普知识分享与抗衰资讯传递,不构成对任何产品、技术或观点的推荐、背书或功效证明。文内提及效果仅指成分特性,非疾病治疗功能。涉及健康、医疗、科技应用等相关内容仅供参考,医疗相关请寻求专业医疗机构并遵医嘱,本文不做任何医疗建议。如欲转载本文,请与本公众号联系授权与转载规范。
参考文献
[1]Domen, J., Voskoboynik, Y., Levy, T., Domen, E. M., Ishizuka, K. J., Palmeri, K. J., Anselmi, C., Rolander, T., Neff, N. F., Detweiler, A. M., Weissman, I. L., Gandy, K. L., Sahoo, D., & Voskoboynik, A. (2026). Electrical stimulation promotes longevity and regeneration in a colonial chordate. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 123(22), e2610968123.