衰老细胞通过PDLIM2/NF-κB通路加剧病毒感染相关炎症及组织损伤的机制研究

《Cell Communication and Signaling》：Senescent cells promote viral infection-associated inflammation and tissue damage through a robust NF-κB pathway

本研究针对老年患者病毒感染后易发生严重炎症风暴的临床问题，聚焦衰老微环境对病毒感染免疫应答的调控作用。研究人员通过临床样本分析、细胞实验和动物模型，首次揭示衰老细胞通过ROS积累导致PDLIM2下调，进而通过增强NF-κB通路活性促进炎症因子过度表达的关键机制。研究证实恢复PDLIM2表达可显著缓解病毒感染引起的炎症反应和组织损伤，为老年人群病毒感染相关疾病的防治提供了新的靶点策略。

　　

随着全球人口老龄化进程加速，呼吸道病毒感染已成为威胁老年人健康的重大公共卫生挑战。SARS-CoV-2和季节性流感病毒在老年患者中往往引发更为严重的临床症状，其关键特征之一是异常放大的免疫反应——细胞因子风暴。这种现象在老年群体中尤为显著，但其背后的分子机制一直未被完全阐明。衰老细胞在体内累积并分泌大量炎症因子，形成衰老相关分泌表型(SASP)，这可能是导致老年患者病毒感染后出现过度炎症反应的重要因素。然而，衰老微环境如何调控病毒感染后的免疫应答，特别是其促进炎症风暴形成的具体分子通路，仍是领域内亟待解决的科学问题。

武汉大学研究人员在《Cell Communication and Signaling》发表的最新研究，通过多维度实验设计揭示了衰老细胞促进病毒感染相关炎症的关键机制。研究团队整合临床样本分析、细胞实验和动物模型，首次阐明衰老细胞通过活性氧(ROS)积累导致PDLIM2表达下调，进而通过增强NF-κB通路活性促进炎症因子过度表达的分子通路。

研究采用的关键技术方法包括：临床实验室炎症指标检测（COVID-19和流感患者血清IL-6、TNF-α、CRP、SAA分析）；动物感染模型建立（SARS-CoV-2感染的K18-hACE2转基因小鼠、H1N1和HSV-1感染的C57BL/6年轻与老年小鼠）；细胞衰老模型构建（自然衰老腹膜巨噬细胞、多柔比星(DOX)诱导衰老细胞）；分子机制研究技术（Western blot检测蛋白表达、Co-IP验证蛋白互作、RT-PCR分析基因表达、免疫组织化学染色分析组织病理）。

衰老促进SARS-CoV-2感染相关炎症和肺损伤

研究人员首先分析了临床数据，发现老年COVID-19患者血清IL-6和TNF-α水平显著高于年轻患者，且老年患者死亡率更高。在动物实验中，老年K18-hACE2小鼠感染SARS-CoV-2后，肺组织中病毒复制水平和IL-1β、IL-6表达均显著升高。组织病理学分析显示老年小鼠出现更严重的肺损伤，而NF-κB抑制剂SC75741预处理可缓解这种损伤。使用senolytic药物ABT-263清除衰老细胞后，老年小鼠的炎症反应和肺损伤也得到明显改善。

60 years old) of COVID-19 patients were analyzed.B Age distribution of COVID-19 death patients.C,D Viral replication,IL-1β,and IL-6 levels in lung tissues of young(8-week-old) and old(55-week-old) K18 mice infected with SARS-CoV-2 were detected by RT-PCR.E,F Representative images of H&E staining of lung tissues in young, old, and the inhibitor-treated group of mice infected with SARS-CoV-2, and quantitative analysis of the pathological injury values was performed for each group. G,H Representative IHC images and quantitative data of IL-6 and N-protein in lung tissue of two groups and the inhibitor group of mice infected with the SARS-CoV-2.I-M Young(8-week-old) and aged(55-week-old) K18 mice were infected with SARS-CoV-2 and treated with ABT-263. Lung tissue P16 and P21 mRNA levels(I), representative H&E staining images and histological scores(J,K),representative P16,IL-1β,and N protein IHC images and their quantification plots(L,M)'>

衰老促进流感病毒和HSV-1感染相关炎症和肺损伤

研究进一步验证了这种现象是否适用于其他病毒。分析流感患者数据发现，老年患者血清CRP、SAA和IL-6水平显著升高。老年小鼠感染H1N1后出现更严重的肺损伤、更高的病毒复制水平和炎症因子表达。对于DNA病毒HSV-1，老年小鼠同样表现出更强的炎症反应和更严重的组织损伤，运动能力也显著下降。这些结果表明衰老促进病毒感染相关炎症是具有普遍性的现象，不仅限于SARS-CoV-2。

衰老细胞促进病毒复制和炎症反应

为了明确衰老细胞在病毒感染炎症反应中的作用，研究人员比较了年轻和老年小鼠腹膜巨噬细胞(PM)感染多种病毒后的炎症因子表达。结果显示，衰老细胞在感染H1N1、HSV-1和VSV后均产生更强烈的炎症反应，IL-1β和IL-6表达显著升高。这一现象在DOX诱导的衰老细胞模型中也得到验证。不仅在免疫细胞中，在A549肺上皮细胞和MLF肺成纤维细胞中，衰老同样增强了病毒诱导的炎症反应。值得注意的是，病毒复制在衰老细胞中的变化因细胞类型和病毒种类而异，表明衰老环境促进炎症的机制不完全依赖于病毒复制水平的改变。

衰老细胞通过激活NF-κB通路触发炎症

机制研究表明，NF-κB通路在衰老细胞介导的过度炎症中起关键作用。病毒感染后，衰老细胞中P65和磷酸化P65蛋白水平显著升高，且老年小鼠肺组织中P65蛋白表达也增加。使用NF-κB抑制剂SC75741处理后，年轻和衰老细胞间的炎症反应差异消失，表明NF-κB通路过度激活是衰老细胞产生异常炎症反应的核心机制。

衰老细胞通过靶向P65形成强效NF-κB通路

进一步探索发现，衰老细胞中P65蛋白降解受阻导致其异常积累。机制上，衰老细胞内PDLIM2表达下调，而PDLIM2是促进P65泛素化降解的关键E3泛素连接酶。ROS积累是导致PDLIM2下调的重要因素，使用抗氧化剂NAC处理可恢复PDLIM2表达并减轻炎症反应。过表达PDLIM2可逆转衰老细胞中过度的炎症反应，在老年小鼠中过表达PDLIM2也能缓解病毒感染引起的组织损伤和炎症。

研究结论部分强调，该研究首次阐明了衰老微环境中PDLIM2下调导致NF-κB通路持续激活的具体分子机制，为理解老年患者病毒感染后易发生严重炎症反应提供了新视角。讨论部分指出，尽管研究揭示了PDLIM2的核心作用，但其他E3泛素连接酶如PDLIM7可能也参与这一过程的协同调控，未来需要更深入研究多因子网络互作机制。此外，研究局限性包括物种差异可能影响结果向临床转化的准确性，以及尚未探索其他应激因素（如细菌感染）对衰老细胞NF-κB通路的影响。

该研究的重大学术意义在于不仅揭示了衰老细胞促进病毒感染炎症的新机制，还验证了PDLIM2作为潜在治疗靶点的可行性，为开发针对老年人群病毒感染的新型干预策略提供了理论依据和实验基础。未来研究方向包括建立更接近人类生理的动物模型、深入解析PDLIM2/PDLIM7协同调控网络，以及探索PDLIM2激动剂在年龄相关炎症性疾病中的治疗潜力。