重置生理年齡：從優化細胞能量工廠開始

我們阻止不了年歲增長，但可以決定細胞發電廠的效能，重置生理年齡。

2013年，國際知名學術期刊《Cell》發表的〈The Hallmarks of Aging〉（老化的特徵），首次系統性提出老化的九大特徵，粒線體功能障礙（Mitochondrial Dysfunction）即被列為其中之一。2025年，老化特徵已擴增至14項，粒線體功能障礙歸類於拮抗型特徵。

 
 2025年最新發佈的14項老化特徵（圖片來源：Cell. 2025 Apr 17;188(8):2043-2062.）

關於粒線體與老化的關聯，可溯至1950年代美國科學家哈曼（Denham Harman）提出的「自由基假說」，他認為在細胞正常代謝過程中，粒線體產生過量的活性氧（ROS）會引起細胞氧化損傷，並影響粒線體功能，致使細胞能量（ATP）生成減少，奠下老化根基。

粒線體會隨著年齡增加而功能失調，而隨著粒線體功能下降，可以觀察到器官功能衰退，並與癌症、心血管疾病和神經退化性疾病等多種老化相關疾病的發生相關。優化粒線體（Mitochondria Optimization）是目前最被看好的有效抗老化對策之一，從優化細胞能量工廠著手，以汰舊（清除受損粒線體）與換新（製造新的粒線體）來強化粒線體功能，賦予細胞滿滿年輕又健康的活力。

粒線體是一個寄生於細胞的獨立生物體？

粒線體的主要功能是，將細胞攝入的營養轉換成細胞可以使用能量（ATP），以維持身體器官正常運作，因而又有「細胞發電廠」或「細胞能量工廠」之稱。一個正常細胞含數個至數千個或更多的粒線體，其數量與細胞的代謝效率成正比，比如腦細胞、心肌細胞、肝細胞、骨骼肌細胞等耗能大戶，代謝活動繁忙，粒線體密度就高。此外，粒線體也參與訊息傳遞、代謝調控與細胞凋亡等過程。

有別於細胞核DNA，粒線體擁有自己的小型環狀DNA（mtDNA），共攜帶37個基因，由母親遺傳而來，負責製造本身所需的蛋白質。細胞內共生理論曾提出的一個有趣的觀點，粒線體是細胞內獨立的生物體，可能是細菌被原始真核細胞吞噬後，形成互利共生關係，歷經長時間演化，最終變成細胞的獨立胞器。

（圖片來源：Wikipedia)

粒線體與端粒體，傻傻分不清？

粒線體（mitochondria）與端粒體（telomere），是細胞中兩個攸關細胞老化速度和凋亡的重要胞器。粒線體是細胞的能量工廠，負責產生能量（ATP）；而端粒體則是染色體末端的保護帽，與遺傳相關，長度會隨著細胞分裂而縮短。兩者功能不同，但存在著密切的聯繫，粒線體產生的ROS會損傷端粒體，而端粒體功能障礙也會影響粒線體的功能，兩者都會導致老化。

 老化加速器：粒線體功能障礙

粒線體是調節能量和代謝穩態的核心，一旦失調經常會導致病理性的變化。粒線體功能障礙會引發一連串連鎖反應，包括氧化和抗氧化失衡、粒線體動態失衡、粒線體DNA損傷和粒線體自噬作用受損等，進而導致氧化壓力和發炎反應，最終對老化產生關鍵影響。

粒線體功能障礙包括氧化和抗氧化失衡、粒線體動態失衡、粒線體DNA損傷以及粒線體自噬受損（圖片來源：Signal Transduct Target Ther. 2025 Jun 11;10(1):190.）

影響1. 氧化和抗氧化失衡
粒線體在產能過程中所產生的副產物──活性氧（ROS），是自由基的一種，也是細胞內最主要的ROS來源。當粒線體產生的ROS超出抗氧化酵素系統的清除能力時，會導致氧化壓力上升，破壞細胞內的脂質、蛋白質和DNA等重要結構，造成細胞損傷，甚至誘發細胞凋亡。粒線體產生的ROS也會攻擊粒線體，導致粒線體功能障礙，進而產生更多的ROS，形成惡性循環，驅動老化。

能量是細胞生命活動的基礎，驅動維持生命所需的各種過程。若氧化壓力損害粒線體功能，導致無法產出足夠的ATP供給細胞進行生命運作，細胞便會提早老化甚或死亡，腦、心、肝等高耗能器官將最先受害。

影響2. 粒線體動態失衡
粒線體在特定條件下可以動態地融合或分裂，賦予粒線體不同的形態，並影響粒線體的數量和品質，進而影響細胞的代謝和功能。正常情況下，適當的融合與分裂可去除受損的粒線體並維持細胞穩態；這個動態一旦失衡，粒線體過度分裂或融合不足，會導致功能異常的粒線體的累積。過多的受損粒線體會促進ROS過度產生，影響粒線體自噬，加速細胞功能衰退。

影響3. 粒線體DNA損傷
粒線體擁有獨立的基因組（mtDNA），對維持粒線體功能至關重要。由於mtDNA鄰近ROS產生的區域且缺乏完善的保護，它比細胞核DNA更容易受到氧化損傷，使得mtDNA突變率增加，進一步加重粒線體功能障礙。雖然粒線體有修復mtDNA氧化損傷的能力，但隨著年齡增長，mtDNA損傷累積仍難以避免。此外，氧化壓力與mtDNA損傷互為因果：ROS會造成mtDNA損傷，而受損mtDNA又會加劇ROS的產生，形成惡性循環。

影響4. 粒線體自噬受損
粒線體自噬是細胞清除受損粒線體以維持穩態的關鍵機制。細胞在遭受氧化壓力時，會啟動粒線體的自噬作用。適度增強粒線體的自噬作用，有助排除受損粒線體、降低ROS並保護細胞；反之，若粒線體的自噬作用失靈，受損的粒線體無法被及時清除，堆積的受損粒線體會導致更多的ROS累積，致使細胞損傷甚至死亡。

粒線體功能障礙會加重慢性發炎

慢性低度發炎也是加速老化的重要推手，這種現象被稱為發炎性老化（inflammaging）。發炎時所釋放的細胞激素會造成組織損傷，持續積累的損傷會推動老化進展。粒線體在老化相關的發炎反應亦扮演關鍵角色。當粒線體功能障礙時，粒線體會釋放mtDNA和ROS等分子，活化發炎小體，並化身為損傷相關分子模式（DAMPs），啟動免疫反應。此外，粒線體功能障礙也會影響嗜中性球、巨噬細胞和T細胞等免疫細胞的功能，透過多種途徑促進發炎反應。氧化壓力和發炎已被證實參與老化過程，如此一來，粒線體功能障礙既是老化的直接因素，也是間接因素。

粒線體是連結發炎、氧化壓力和老化的核心（圖片來源：Signal Transduct Target Ther. 2025 Jun 11;10(1):190.）

粒線體：連結發炎、氧化壓力和老化的關鍵樞紐

粒線體既是ROS產生的主要場所，也是清除ROS的核心平台。粒線體功能障礙往往會引起ROS累積、氧化壓力上升，同時觸發發炎反應，氧化壓力與發炎反應因此往往相伴出現。兩者在長期交互作用之下會損害粒線體功能，並形成惡性循環，最終對組織、器官造成損傷並加速老化。粒線體功能障礙、氧化壓力和發炎，三者相互促進，構成老化相關病理的關鍵樞紐。

粒線體優化對策

粒線體是調節氧化壓力、發炎和老化的關鍵。改善粒線體，有望同時緩解這三方面的異常。

策略	具體項目	主要機制與效益	備註 / 臨床應用
1. 運動與飲食	運動	增加ATP消耗 → 提升電子傳遞鏈速度，促進粒線體分裂與 自噬
	垂直律動儀	高頻小幅度垂直機械震動 → 模擬肌肉收縮，活化粒線體代謝與產能	適合無法高強度運 動者
	飲食策略(熱量限制/斷食/生酮)	促進粒線體自噬、粒線體分裂和融合的平衡
2. 營養素與 藥物	抗氧化劑	輔酶Q10：標靶進入粒線體，降低氧化壓力，保護DNA 硒元素：抗氧化酵素GPx的輔酶，提升活性	針對氧化損傷防護
	自噬調控因子	活化粒線體自噬 → 清除受損粒線體，降低ROS與發炎反應 如：Metformin、薑黃素、EGCG、Urolithin A
3. 光療法	光生物調節	照射600-1000nm紅光 → 活化電子傳遞鏈樞紐：細胞色素C氧化酶 → 提升ATP產能效率	提升細胞活力
4. 溫度調控	冷暴露	提升粒線體數量與活性 → 產熱活化棕色脂肪、 啟動粒線體自噬
	熱壓力	血管擴張、改善灌流，促進粒線體生成與能量轉換
5. 特殊療法	脈衝電磁場（PEMF）	利用脈衝磁場來改變膜電位 → 降低氧化壓力，促進粒線體更新，提升ATP產能	非侵入性物理治療
	間歇性低氧/高氧 （IHHT）	低氧/高氧循環交替 → 透過粒線體自噬清除受損的粒線體
6. 前瞻療法	粒線體移植	將健康粒線體植入受損組織	目前需更多臨床安全性試驗

參考資料：

1. Cell. 2025 Apr 17;188(8):2043-2062.
2. Signal Transduct Target Ther. 2025 Jun 11;10(1):190.
3. Encyclopedia of the Environment. Symbiosis and evolution: at the origin of the
   eukaryotic cell.