近日，武当特色中药研究湖北省重点实验室汪选斌教授与南方医科大学高磊教授及广州中医药大学高充教授联合在Journal of Hazardous Materials（一区，IF 11.3）期刊上发表题为“Copper overload induces lifespan shortening through activating mitochondrial respiration in Caenorhabditis elegans”的研究论文。团队南方医科大学硕士研究生张佳为第一作者，高磊教授、汪选斌教授和高充教授为并列通讯作者。

铜作为环境中广泛存在的金属污染物，对生态系统与人体健康的潜在风险日益受到关注。尽管铜是生物体必需的微量元素，参与线粒体呼吸链组装与能量代谢，但过量暴露可导致铜稳态失衡，引发线粒体功能障碍、氧化应激及细胞死亡（如铜死亡）。然而，铜过载对生物体寿命的影响及其分子机制尚未明确。本研究以秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegans为模型，利用其短生命周期、高遗传同源性及易于观察的特点，探讨铜过载对寿命的影响及其与线粒体呼吸功能之间的关联。

研究通过联合使用CuCl₂与铜离子载体elesclomol（ES）在线虫中建立铜过载模型，并通过检测体内铜离子浓度、铜响应荧光探针信号及铜转运相关基因表达验证模型有效性。通过寿命测定、感染抵抗力检测、线粒体结构与功能分析，系统评估铜过载的生物学效应。进一步利用RNA干扰技术沉默线粒体呼吸链关键基因，并结合突变体株系，探讨铜过载影响寿命的分子通路。铜过载显著缩短线虫寿命及减弱其抗感染能力。铜过载引起线粒体结构损伤与功能紊乱，同时激活线粒体呼吸，表现为氧消耗率上升、ATP合成增加。具体机制为，铜过载通过上调isp-1与mev-1表达增强线粒体呼吸，进而抑制AMPK/aak-2与HIF-1/hif-1的表达。双基因缺失实验进一步证实，aak-2与hif-1协同缺失可加剧寿命缩短与感染抵抗力的下降，提示二者在铜过载介导的衰老过程中具有协同作用。

本研究在C. elegans模型中系统阐明铜过载通过激活线粒体呼吸、下调aak-2与hif-1信号通路从而缩短寿命的分子机制。这不仅揭示了铜毒性的直接线粒体靶向通路，也为理解衰老相关性疾病及重金属污染加速衰老的生物学基础提供了实验依据。在环境健康领域，该研究为铜暴露的风险评估引入了寿命与抗感染能力等新型生物终点，有助于构建更全面的生态毒理学评价体系。此外，该机制可能具有普适性，为其他金属污染物的毒性研究提供了理论参考，对指导金属污染防控与健康保护策略具有重要意义。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.140998