SASP與細胞衰老的研究進展

楊麗華

關鍵詞：細胞衰老;衰老相關分泌表型;干細胞;成纖維細胞

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

1 SASP的概述

2008年，Coppe J P等首次提出SASP這個概念。SASP是細胞衰老后分泌的一系列炎癥細胞因子、趨化因子、生長因子和蛋白酶。SASP是細胞衰老的表現特征，影響細胞的微環境，與細胞衰老、個體老化和衰老相關的疾病有密切聯系。

2 SASP與細胞衰老

2.1 SASP與干細胞衰老

成體干細胞/祖細胞是存在于組織中的一小群細胞，在其運作的器官的所有細胞類型中，具有分化的潛力，干細胞/祖細胞衰老與生理和病理過程密切相關。SASP能夠將衰老擴散到附近和遠處的非衰老細胞。

用去卵巢（OVX）小鼠作為雌激素缺乏模型，研究發現OVX小鼠的骨髓問充質干細胞（BMSCs）在體內外都表現衰老表型，且JAK2/STAT3信號通路激活，SASP因子分泌上調。添加雌激素后，可以抑制JAK2/STAT3信號通路，降低SASP因子表達，緩解衰老，增強成骨分化。用輻射誘導BMSCs衰老模型，研究發現BMSCs的JAKl/STAT3通路被激活，并伴有IL-6、IL-8、基質金屬蛋白酶一9（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SASP的分泌下調。由此可見，SASP可以通過JAK/STAT通路的調控參與骨髓間充質干細胞衰老。

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

在人脂肪干細胞（ADSCs）衰老模型研究中，發現用絲裂霉素（MMC）處理ADSCs后，不同濃度的MMC均可誘導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表達和分泌上調，表明SASP與MMC誘導的人脂肪干細胞衰老有關。

構建轉錄調控因子叉頭框蛋白家族（FOX）過表達的慢病毒載體，通過SA-B-Gal檢測臍帶問充質干細胞（hUC-MSCs）衰老，Western blot和qPCR檢測衰老相關基因P16、P21、P53、SIRT1、PCNA蛋白和mRNA表達，發現FOXQl的表達隨著hUC-MSCs衰老而下降，FOXQl過表達組的SASP（IL-6，IL-8）表達水平和衰老正相關蛋白p16、p21、p53降低，衰老負相關蛋白SIRTl、SIRT2、PCNA增高。加入SIRTl抑制劑EX527后，SASP表達水平增高。由此可見，SASP與FOXQl過表達與延緩臍帶問充質干細胞衰老有關。

2.2 SASP與成纖維細胞衰老

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

通過氧化應激（H202）誘導成纖維細胞衰老，研究發現衰老的成纖維細胞分泌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還能促進纖維母細胞的角化細胞遷移。SASP可以通過p38MAPK/MSK2通路的調控參與成纖維細胞衰老。由于SASP與SA-B-Gal密切相關，孫曼等檢測tudor結構域1（sNDl）在年輕和衰老的人胚胎肺二倍體成纖維細胞（2Bs細胞）中的表達情況，發現SNDl的表達在衰老的2BS細胞中比年輕2BS細胞中弱。在年輕的2BS細胞中，敲低SNDl抑制2BS增殖，SA-B-Gal的染色增強，且敲低的SND1上調SASP成分。由此可見，SASP可以通過SNDl的調控參與人胚胎肺二倍體成纖維細胞衰老。使用IL-18治療小鼠肺纖維化（PF）后，發現小鼠原發性肺成纖維細胞表現衰老傾向降低，在肺成纖維細胞中的抗衰老蛋白Klotho表達下降，抑制SASP分泌。反之，Klotho過表達又可以抑制肺成纖維細胞衰老和SASP分泌。SASP可以通過Klotho通路的調控參與肺成纖維細胞衰老?？傊?，SASP通過不同的信號通路參與成纖維細胞衰老。

2.3 SASP與上皮細胞衰老

肺泡Ⅱ型上皮細胞的衰老與肺纖維化的發病密切相關。SASP能增強自分泌細胞自主功能，如抑制衰老相關的增殖。同時，SASP又可介導非細胞自主效應即旁分泌。SASP組成的復雜性和不同的微環境會加劇上皮細胞病理，觸發衰老的刺激，這些刺激包括復制性衰老、DNA損傷致衰老，癌癥致衰老。

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

2.4 SASP與內皮細胞衰老

研究發現，阿霉素可誘導內皮細胞（HMEC-1）衰老，SASP表達增加，促使內皮細胞衰老，可以通過活性氧介導的p38激活誘導內皮細胞分泌急性促炎因子IL-6。表明SASP與阿霉素誘導的內皮細胞衰老有關。在氧化應激誘導的衰老實驗中，發現壓力誘導早衰老（sIPS）的內皮細胞（ECs）經雷帕霉素處理后，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）處理肺動脈內皮細胞（HPAEC）的研究發現，隨著CSE的濃度升高和時間推移，HPAEC中衰老相關蛋白p53或p21逐漸增高，同時，在SA-B-Gal衰老染色中，可以看到衰老細胞的數量明顯增加，內皮細胞衰老的SASP的含量升高?？傊?，SASP與多種誘導劑誘導內皮細胞的衰老有關。

在長期人臍靜脈內皮細胞（HUVECs）培養中，發現阿達木單抗（ad～imumab）能夠調制的經典和新穎的衰老，SASP相關標記IL-6衰老相關-B乳糖減少，腫瘤壞死因子-d（TNF-a）和adalimumab聯合阻斷能顯著降低IL-6的釋放量，并增加eNOS和miR-126-3p的表達水平?？傊?，SASP與內皮細胞的衰老有關。

2.5 SASP與平滑肌細胞衰老

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

在體外和體內模型中分析miR-34a與典型SASP相關標記IL-6之間的關系的研究發現，平滑肌細胞（HASMCs）中慢病毒過表達miR-34a增強了IL-6的分泌。而在雄性C57BL/6J Mir34a-/-小鼠中，主動脈內側鈣化的誘導和伴隨的IL-6表達以及過量維生素D均降低。有研究發現突變IQGAPl的平滑肌細胞形態發生改變，平滑肌細胞增殖減弱、分裂時間增加和衰老相關的半乳糖苷酶活性增加，進一步誘導SASP。這表明IQGAPl能促進SASP分泌，進而引起平滑肌細胞衰老。由此可見，SASP與動脈平滑肌細胞衰老有關。

3結語

綜上所述，SASP與各種因素誘導的干細胞、成纖維細胞、上皮細胞、內皮細胞、平滑肌細胞衰老密切相關。對SASP與衰老的相關機制研究剛剛起步，深入的調控機制還需進一步研究。未來研究的重點是SASP調控機制對細胞的作用，這將有助于細胞衰老相關疾病治療策略的制定。