力，是生命最本真和神秘的语言。对抗衰老，既要掌握分子通路的精密语法，更要学会聆听机体与力学环境的深层对话——让细胞在其固有的力场韵律中，重构生命的秩序。

——论文一作有感

背景介绍

在人类与衰老的漫长博弈中，骨骼常常是最先发出警报的“哨兵”。骨质疏松、骨密度下降、骨折风险增高……这些不仅是老年群体的常见困扰，更是生命机能整体衰退的缩影。长久以来，针对骨骼老化的干预策略多聚焦于药物、激素或基因层面，然而，我们是否忽略了生命体一个更为基础、却也更为根本的维度——力？

生命从诞生之初，便浸润在力的海洋中。心跳的搏动、呼吸的起伏、行走的荷载，无不是力与生命体持续不断的对话。骨骼，作为人体内最经典的“力学生物学器官”，其生长、重塑与衰老，注定与力学环境息息相关。那么，衰老是否在某种程度上，是一场细胞“感知力”与“执行力”的衰退？我们能否通过重写力学指令，为衰老的细胞和骨骼注入新的活力？

近日，四川大学魏强研究员、廖立研究员在Nature Communications上在线发表了一项研究，为上述问题从力学角度给出了答案。研究发现，衰老的骨髓间充质干细胞（BMSCs）如同“筋疲力尽”的机械工人，其内在应力纤维骨架牵引力显著下降，机械信号转导失调。而通过一种精准调控的温和机械刺激，能重启这些细胞的力学程序，逆转其衰老表征，并显著改善老年小鼠的骨质和全身性炎症。这一系列“返老还童”效应的核心开关，与一个经典的抗衰老基因FOXO1的染色质“可及性”紧密相连。

这项研究揭示了一个优雅的生命辩证法：细胞既能被力拖入衰老的泥沼，也能借力攀升至活力的峰峦。机械力——这股无形之手，通过撬动染色质的空间秩序，悄然改写基因表达的叙事，从而在衰老与年轻之间画出一道可调控的轨迹。

研究内容

1. 细胞层面：衰老细胞的力学衰退与机械刺激的逆转作用

研究首先从最基础的细胞状态入手。团队比较了年轻人与老年人来源的骨髓间充质干细胞，发现衰老细胞在“用力”能力上明显不足。无论是细胞产生的牵引力、细胞骨架的有序性，还是细胞整体的刚度，老年细胞都显著下降。这种力学能力的衰退，伴随着典型的衰老标志物升高和成骨潜能下降，提示细胞“变软”“变弱”本身就是衰老的重要特征。当研究人员对这些衰老细胞施加温和而精准的机械刺激后，变化随之发生。细胞骨架牵引力被重新激活，细胞骨架变得更加有序，衰老相关分子显著下降，细胞增殖能力得到恢复。

图1：衰老干细胞中的力学信号改变

图2：力学信号调控细胞的衰老与增殖

2. 动物实验：适度机械刺激改善骨结构与全身状态

在动物实验中，这一机制得到了进一步验证。研究团队为老龄小鼠设计了适度的振动刺激方案，持续一个月后，小鼠的松质骨结构明显改善，骨小梁数量增加，胶原沉积恢复，骨量显著提升。与此同时，骨髓中多种衰老和炎症标志物下降，提示骨组织微环境正在向更健康的状态转变。这种改善并不仅限于骨骼本身。接受适度机械刺激的老龄小鼠在握力、跑台耐力和空间学习等多项行为测试中表现更好，血液和外周器官中的炎症水平也呈下降趋势，显示出全身性的获益。

图3：体内机械刺激调控骨骼衰老、炎症与发育

3. 揭秘“力学返老”的关键效应器：FOXO1

团队研究发现，恢复细胞牵引力能重塑染色质结构，使其变得更加“开放”。通过ATAC-seq等技术，锁定了一个关键变化：FOXO1基因启动子区域的染色质可及性增加。

FOXO1是一个众所周知的、与长寿和应激抵抗相关的转录因子。当机械力打开FOXO1的“染色质枷锁”后，其表达随之上升。而当研究人员敲低FOXO1后，机械刺激的抗衰老效果便减退。这证明，FOXO1是将机械力转化为抗衰老生物学效应的核心枢纽。

图4：细胞内牵引力调控FOXO1区域染色质可及性

图5：细胞内牵引力通过FOXO1介导细胞与组织年轻化

4. 过犹不及：力的“双刃剑”效应

研究也清晰地划出了“安全边界”。温和、间歇性的刺激是良药，而过强、持续的刺激则变成毒药。高频率或大幅度的机械拉伸，反而会加剧衰老和DNA损伤。同样，对老年小鼠进行不间断的连续振动，不仅无益于骨质改善，还会加重炎症。究其原因在于，过度的力学刺激，诱发细胞和机体产生强烈的DNA损伤。这深刻印证了东方哲学中“中庸之道”与“过犹不及”的智慧——生命的维持需要恰到好处的“力”。

图6：过度机械力刺激通过诱导DNA损伤加速细胞衰老

图7：精准控制的机械刺激促进老年小鼠骨恢复并减轻全身炎症，但“力”过犹不及！

相比分子药物的精细狙击或基因编辑的精准重塑，机械力的干预更像一种系统性的唤醒艺术：调谐生命内在的节律，不直接修改密码，而是改变细胞阅读生命之书的环境。这种看似“原始”的干预方式，却可能暗含生命系统更深层的智慧。

当我们在跑步中感受骨骼的承重，在振动中传递机械的节律，或许正是在进行一次次的“细胞对话”——通过力学的语言告诉身体：“保持开放，保持响应”。未来，科学设计的力学干预或许能成为一门新的“抗衰老艺术”，在精准与自然之间找到平衡点。

作者信息

此项研究通讯作者是四川大学高分子学院的魏强研究员和华西口腔的廖立研究员，四川大学的刘晓静博士是本文第一作者。

论文信息

Liu, X., Ye, Y., Li, Z. et al. Mechanical rejuvenation of senescent stem cells and aged bone via chromatin remodeling. Nat Commun (2026).

网址：https://www.nature.com/articles/s41467-026-68387-3#Sec52