线粒体RNA胞质泄漏驱动衰老相关分泌表型的新机制及其在MASH中的作用

《Nature Communications》：Mitochondrial RNA cytosolic leakage drives the SASP

本研究揭示了衰老细胞中BAX/BAK介导的线粒体RNA(mtRNA)胞质泄漏通过激活RIG-I/MDA5-MAVS通路驱动衰老相关分泌表型(SASP)的新机制。研究人员通过多种衰老模型证明，抑制该通路可显著降低SASP表达，并在代谢功能障碍相关脂肪性肝炎(MASH)小鼠模型中验证了BAX/BAK缺失改善肝脏炎症的效果，为靶向衰老相关炎症提供了新策略。

　　

随着全球人口老龄化加剧，理解衰老的分子机制已成为生物医学研究的重要前沿。细胞衰老是一种不可逆的生长停滞状态，衰老细胞会分泌大量促炎因子、趋化因子和细胞外基质降解蛋白，统称为衰老相关分泌表型(SASP）。这种慢性炎症状态被认为是驱动组织功能障碍和年龄相关疾病的关键因素。尽管已知线粒体功能障碍是细胞衰老的核心特征，且线粒体DNA(mtDNA）通过cGAS/STING通路参与SASP调控，但线粒体RNA(mtRNA）在衰老中的作用仍未被探索。

在这项发表于《Nature Communications》的研究中，Stella Victorelli等研究人员发现，衰老细胞中mtRNA会泄漏到胞质中，激活RNA传感器RIG-I和MDA5，导致MAVS蛋白聚集并诱导SASP。抑制这些RNA传感器可显著降低SASP因子表达。更重要的是，研究揭示了BAX和BAK在衰老过程中mtRNA泄漏的关键作用，为治疗年龄相关炎症提供了新的潜在靶点。

研究人员主要采用了细胞衰老模型构建（包括复制性衰老、X射线诱导衰老和化疗药物诱导衰老）、线粒体清除技术、CRISPR/Cas9基因编辑、RNA免疫沉淀、亚细胞分馏、RNA测序分析、免疫荧光染色、蛋白质印迹、小鼠疾病模型（特别是代谢功能障碍相关脂肪性肝炎模型）以及腺相关病毒介导的基因操作等关键技术方法。

Senescent cells have increased cytosolic mtdsRNA and RNA sensor signaling

通过超分辨率Airyscan共聚焦显微镜观察，研究人员发现衰老成纤维细胞胞质中双链RNA(dsRNA）核仁体频率增加。亚细胞分馏实验显示衰老细胞胞质组分中线粒体RNA水平升高，特别是MT-ND5、MT-ND6、MT-CYB和MT-COI转录本。同时，RNA传感器RIG-I、MDA5和TLR3在mRNA和蛋白水平均显著上调。这些发现在复制性衰老细胞、化疗药物诱导的衰老细胞以及不同细胞系中均得到验证。

Cytosolic mtdsRNA is a driver of the SASP

为验证mtRNA是否足以驱动SASP，研究人员将mtRNA转染至增殖中的人成纤维细胞，发现常见SASP因子表达显著升高。通过Parkin介导的广泛线粒体自噬技术生成无线粒体的衰老细胞后，胞质mtRNA转录本消失，RNA传感器表达显著降低。将纯化mtRNA转染至无线粒体衰老细胞后，IFNB1靶基因和NF-κB信号通路活性被部分恢复，表明mtRNA在SASP诱导中的直接作用。

RNA sensing signaling contributes to the development of the SASP

RNA免疫沉淀实验显示，RIG-I和MDA5在衰老细胞中与mtRNA的结合显著增加。利用CRISPR/Cas9技术构建RIG-I或MDA5缺陷的人成纤维细胞，发现缺失这些传感器显著降低了多种SASP组分表达，负向富集了衰老相关基因集，但不影响细胞周期停滞相关基因表达。

MAVS aggregation contributes to the SASP

超分辨率显微镜观察发现衰老细胞中存在不规则形状的MAVS聚集体。MAVS敲低显著降低了衰老过程中多种SASP组分的表达，负向富集了SenMayo和SenSig基因面板，但不影响增殖相关基因表达。与cGAS-STING通路的比较表明，MAVS和STING可能汇聚于共享的下游通路，但cGAS-STING在SASP调控中起主导作用。

miMOMP is a driver of mtRNA cytosolic leakage in senescence

BAX和BAK双缺陷的人成纤维细胞实验显示，缺失这些促凋亡蛋白显著减少了衰老细胞中mtRNA的胞质释放，降低了RNA传感器表达和MAVS聚集。BAX/BAK缺失显著降低了多种SASP组分表达，表明线粒体外膜透化(miMOMP）是衰老细胞mtRNA胞质泄漏的关键驱动因素。

在MASH模型中验证BAX/BAK和MAVS的作用

研究人员利用Bax^-/-Bak^-/-小鼠和AAV8-TBG-Cre病毒介导的肝细胞特异性Bax删除模型，在高脂肪、果糖和胆固醇(FFC）饮食诱导的MASH模型中验证体内结果。发现BAX/BAK缺失显著降低了肝脏中RNA传感器表达、炎症因子和纤维化标志物，减少了RIG-I/MAVS共定位，改善了肝脏病理变化。MAVS敲低也显著降低了肝脏中多种炎症因子表达，证实了RNA传感通过MAVS促进MASH条件下SASP的作用。

本研究首次系统揭示了mtRNA作为SASP驱动因子的重要作用，建立了从线粒体到胞质的RNA信号轴，完善了我们对衰老相关炎症机制的认识。研究发现BAX/BAK形成的线粒体外膜透化不仅导致mtDNA泄漏，也引起mtRNA胞质释放，通过RIG-I/MDA5-MAVS通路激活炎症反应。这种线粒体核酸双重危险信号模型为理解衰老细胞炎症特性提供了新视角，为开发特异性靶向SASP而不影响衰老细胞肿瘤抑制功能的治疗策略奠定了理论基础。在MASH模型中的验证进一步强调了该通路在年龄相关疾病中的临床意义，为治疗代谢性肝病提供了新的潜在靶点。