SASP與細(xì)胞衰老的研究進(jìn)展

楊麗華

關(guān)鍵詞：細(xì)胞衰老;衰老相關(guān)分泌表型;干細(xì)胞;成纖維細(xì)胞

細(xì)胞衰老是生物體在性成熟后出現(xiàn)的細(xì)胞生理功能進(jìn)行性減退，是一種細(xì)胞狀態(tài)，與多種生理過程和衰老相關(guān)疾病密切相關(guān)。細(xì)胞衰老和衰老相關(guān)分泌表型（senescence-as-sociated secretory phenotype，SASP）已經(jīng)成為衰老和很多慢性疾病的主要驅(qū)動(dòng)因素，包括癌癥、神經(jīng)退行性變、心臟病和骨關(guān)節(jié)炎。近幾年研究發(fā)現(xiàn)，SASP與干細(xì)胞衰老、成纖維細(xì)胞衰老、上皮細(xì)胞衰老、內(nèi)皮細(xì)胞衰老及平滑肌細(xì)胞衰老有關(guān)。本文對SASP與細(xì)胞衰老的研究進(jìn)行綜述，旨在為細(xì)胞衰老多種生理過程的研究及衰老相關(guān)疾病治療策略提供一定理論基礎(chǔ)。

1 SASP的概述

2008年，Coppe J P等首次提出SASP這個(gè)概念。SASP是細(xì)胞衰老后分泌的一系列炎癥細(xì)胞因子、趨化因子、生長因子和蛋白酶。SASP是細(xì)胞衰老的表現(xiàn)特征，影響細(xì)胞的微環(huán)境，與細(xì)胞衰老、個(gè)體老化和衰老相關(guān)的疾病有密切聯(lián)系。

2 SASP與細(xì)胞衰老

2.1 SASP與干細(xì)胞衰老

成體干細(xì)胞/祖細(xì)胞是存在于組織中的一小群細(xì)胞，在其運(yùn)作的器官的所有細(xì)胞類型中，具有分化的潛力，干細(xì)胞/祖細(xì)胞衰老與生理和病理過程密切相關(guān)。SASP能夠?qū)⑺ダ蠑U(kuò)散到附近和遠(yuǎn)處的非衰老細(xì)胞。

用去卵巢（OVX）小鼠作為雌激素缺乏模型，研究發(fā)現(xiàn)OVX小鼠的骨髓問充質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）在體內(nèi)外都表現(xiàn)衰老表型，且JAK2/STAT3信號通路激活，SASP因子分泌上調(diào)。添加雌激素后，可以抑制JAK2/STAT3信號通路，降低SASP因子表達(dá)，緩解衰老，增強(qiáng)成骨分化。用輻射誘導(dǎo)BMSCs衰老模型，研究發(fā)現(xiàn)BMSCs的JAKl/STAT3通路被激活，并伴有IL-6、IL-8、基質(zhì)金屬蛋白酶一9（MMP9）等SASP因子分泌增加。使用JAKl抑制劑（JAKi），可有效抑制BMSCs的JAKl/STAT3通路，同時(shí)SASP的分泌下調(diào)。由此可見，SASP可以通過JAK/STAT通路的調(diào)控參與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞衰老。

DNA損傷與細(xì)胞衰老有關(guān)。將小鼠暴露于鐵輻射誘導(dǎo)DNA損傷，研究發(fā)現(xiàn)小鼠的腸道干細(xì)胞（ISCs）中，衰老標(biāo)志物p16、p21和SASP標(biāo)記物增加。對Potlb一和p53一零突變模型研究發(fā)現(xiàn)，通過ATR/Chkl/p53信號通路，Potl b表達(dá)缺失誘導(dǎo)干細(xì)胞衰老，顯示出衰老相關(guān)的分泌表型。對BMSCs的衰老特征進(jìn)行研究，觀察到BMSCs的衰老相關(guān)半乳糖苷酶（SA-B-Gal）水平的增加與持續(xù)積累的物理DNA損傷和DNA損傷反應(yīng)（DDR）的激活相關(guān)。BMSCs分泌SASP的mRNA和蛋白表達(dá)上調(diào)，激活造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞（HSPC）中的炎癥因子轉(zhuǎn)錄程序，破壞HSPC克隆潛能。由此可見，SASP與DNA損傷誘導(dǎo)的干細(xì)胞衰老有關(guān)。

在人脂肪干細(xì)胞（ADSCs）衰老模型研究中，發(fā)現(xiàn)用絲裂霉素（MMC）處理ADSCs后，不同濃度的MMC均可誘導(dǎo)ADSCs增殖停滯，B-gal染色陽性率升高。ADSCs的IL-6、IL-8、IL-1d和IL-1B表達(dá)和分泌上調(diào)，表明SASP與MMC誘導(dǎo)的人脂肪干細(xì)胞衰老有關(guān)。

構(gòu)建轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子叉頭框蛋白家族（FOX）過表達(dá)的慢病毒載體，通過SA-B-Gal檢測臍帶問充質(zhì)干細(xì)胞（hUC-MSCs）衰老，Western blot和qPCR檢測衰老相關(guān)基因P16、P21、P53、SIRT1、PCNA蛋白和mRNA表達(dá)，發(fā)現(xiàn)FOXQl的表達(dá)隨著hUC-MSCs衰老而下降，F(xiàn)OXQl過表達(dá)組的SASP（IL-6，IL-8）表達(dá)水平和衰老正相關(guān)蛋白p16、p21、p53降低，衰老負(fù)相關(guān)蛋白SIRTl、SIRT2、PCNA增高。加入SIRTl抑制劑EX527后，SASP表達(dá)水平增高。由此可見，SASP與FOXQl過表達(dá)與延緩臍帶問充質(zhì)干細(xì)胞衰老有關(guān)。

2.2 SASP與成纖維細(xì)胞衰老

人皮膚成纖維細(xì)胞（HDFs）不僅在創(chuàng)面修復(fù)過程中起著重要的作用，還與新生的毛細(xì)血管等共同構(gòu)成肉芽組織，填補(bǔ)組織缺損。在皮膚中，隨著年齡的增長衰老細(xì)胞顯著積累，從而直接影響皮膚特征，其中，成纖維細(xì)胞向SASP的轉(zhuǎn)變能夠完全改變皮膚的微環(huán)境，促進(jìn)皮膚衰老。

通過氧化應(yīng)激（H202）誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞衰老，研究發(fā)現(xiàn)衰老的成纖維細(xì)胞分泌SASP增加，部分SASP被p38MAPK通路的激活抑制，而加入MSK特異性抑制劑SB747651A后，SASP顯著減少。此外，SASP還能促進(jìn)纖維母細(xì)胞的角化細(xì)胞遷移。SASP可以通過p38MAPK/MSK2通路的調(diào)控參與成纖維細(xì)胞衰老。由于SASP與SA-B-Gal密切相關(guān)，孫曼等檢測tudor結(jié)構(gòu)域1（sNDl）在年輕和衰老的人胚胎肺二倍體成纖維細(xì)胞（2Bs細(xì)胞）中的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)SNDl的表達(dá)在衰老的2BS細(xì)胞中比年輕2BS細(xì)胞中弱。在年輕的2BS細(xì)胞中，敲低SNDl抑制2BS增殖，SA-B-Gal的染色增強(qiáng)，且敲低的SND1上調(diào)SASP成分。由此可見，SASP可以通過SNDl的調(diào)控參與人胚胎肺二倍體成纖維細(xì)胞衰老。使用IL-18治療小鼠肺纖維化（PF）后，發(fā)現(xiàn)小鼠原發(fā)性肺成纖維細(xì)胞表現(xiàn)衰老傾向降低，在肺成纖維細(xì)胞中的抗衰老蛋白Klotho表達(dá)下降，抑制SASP分泌。反之，Klotho過表達(dá)又可以抑制肺成纖維細(xì)胞衰老和SASP分泌。SASP可以通過Klotho通路的調(diào)控參與肺成纖維細(xì)胞衰老?？傊?，SASP通過不同的信號通路參與成纖維細(xì)胞衰老。

2.3 SASP與上皮細(xì)胞衰老

肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞的衰老與肺纖維化的發(fā)病密切相關(guān)。SASP能增強(qiáng)自分泌細(xì)胞自主功能，如抑制衰老相關(guān)的增殖。同時(shí)，SASP又可介導(dǎo)非細(xì)胞自主效應(yīng)即旁分泌。SASP組成的復(fù)雜性和不同的微環(huán)境會加劇上皮細(xì)胞病理，觸發(fā)衰老的刺激，這些刺激包括復(fù)制性衰老、DNA損傷致衰老，癌癥致衰老。

氧化應(yīng)激（H：0：）能誘導(dǎo)胃黏膜上皮細(xì)胞（GES-1）衰老，GES-1細(xì)胞生長增殖停滯，SA-B-Gal表達(dá)增加，SASP相關(guān)因子IL-1p、IL-6、IL-8、TGF-p、IFN-7的mRNA水平升高。SASP可能與氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的胃黏膜上皮細(xì)胞衰老有關(guān)。給小鼠皮下注射寡聚體淀粉樣蛋白（OAB），來誘導(dǎo)小鼠視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞（RPE）損傷/死亡，研究發(fā)現(xiàn)OAB通過乙酰氨基甲酸鈉誘導(dǎo)細(xì)胞損傷，使p16INK4a、MMP1、p53、p21、p27和11-6以及SASP分泌體的表達(dá)增強(qiáng)。用輻射誘導(dǎo)前列腺上皮細(xì)胞細(xì)胞衰老模型，研究發(fā)現(xiàn)輻射誘導(dǎo)的DNA損傷可導(dǎo)致上皮細(xì)胞衰老，衰老相關(guān)的半乳糖苷酶和細(xì)胞周期抑制劑p16/INK4a表達(dá)升高。SASP炎性細(xì)胞因子IL-1、IL-6、IL-8、TNF-amRNA表達(dá)水平高?？傊?，SASP與上皮細(xì)胞衰老有關(guān)。

2.4 SASP與內(nèi)皮細(xì)胞衰老

研究發(fā)現(xiàn)，阿霉素可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞（HMEC-1）衰老，SASP表達(dá)增加，促使內(nèi)皮細(xì)胞衰老，可以通過活性氧介導(dǎo)的p38激活誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞分泌急性促炎因子IL-6。表明SASP與阿霉素誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞衰老有關(guān)。在氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的衰老實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)壓力誘導(dǎo)早衰老（sIPS）的內(nèi)皮細(xì)胞（ECs）經(jīng)雷帕霉素處理后，SA-B-Gal活性降低，SASP因子受到抑制。用不同濃度的煙草煙霧提取物（CSE）處理肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞（HPAEC）的研究發(fā)現(xiàn)，隨著CSE的濃度升高和時(shí)間推移，HPAEC中衰老相關(guān)蛋白p53或p21逐漸增高，同時(shí)，在SA-B-Gal衰老染色中，可以看到衰老細(xì)胞的數(shù)量明顯增加，內(nèi)皮細(xì)胞衰老的SASP的含量升高。總之，SASP與多種誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞的衰老有關(guān)。

在長期人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs）培養(yǎng)中，發(fā)現(xiàn)阿達(dá)木單抗（ad～imumab）能夠調(diào)制的經(jīng)典和新穎的衰老，SASP相關(guān)標(biāo)記IL-6衰老相關(guān)-B乳糖減少，腫瘤壞死因子-d（TNF-a）和adalimumab聯(lián)合阻斷能顯著降低IL-6的釋放量，并增加eNOS和miR-126-3p的表達(dá)水平?？傊琒ASP與內(nèi)皮細(xì)胞的衰老有關(guān)。

2.5 SASP與平滑肌細(xì)胞衰老

血管平滑肌細(xì)胞（VSMCs）衰老與成骨細(xì)胞分化和血管鈣化（VC）有關(guān)，其特征為獲得SASP。

在體外和體內(nèi)模型中分析miR-34a與典型SASP相關(guān)標(biāo)記IL-6之間的關(guān)系的研究發(fā)現(xiàn)，平滑肌細(xì)胞（HASMCs）中慢病毒過表達(dá)miR-34a增強(qiáng)了IL-6的分泌。而在雄性C57BL/6J Mir34a-/-小鼠中，主動(dòng)脈內(nèi)側(cè)鈣化的誘導(dǎo)和伴隨的IL-6表達(dá)以及過量維生素D均降低。有研究發(fā)現(xiàn)突變IQGAPl的平滑肌細(xì)胞形態(tài)發(fā)生改變，平滑肌細(xì)胞增殖減弱、分裂時(shí)間增加和衰老相關(guān)的半乳糖苷酶活性增加，進(jìn)一步誘導(dǎo)SASP。這表明IQGAPl能促進(jìn)SASP分泌，進(jìn)而引起平滑肌細(xì)胞衰老。由此可見，SASP與動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞衰老有關(guān)。

3結(jié)語

綜上所述，SASP與各種因素誘導(dǎo)的干細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞衰老密切相關(guān)。對SASP與衰老的相關(guān)機(jī)制研究剛剛起步，深入的調(diào)控機(jī)制還需進(jìn)一步研究。未來研究的重點(diǎn)是SASP調(diào)控機(jī)制對細(xì)胞的作用，這將有助于細(xì)胞衰老相關(guān)疾病治療策略的制定。