综述:自噬与炎症小体在年龄相关疾病中相互作用的机制:运动免疫学的启示

【字体: 时间:2025年07月02日 来源:Ageing Research Reviews 12.5

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  这篇综述系统阐述了衰老过程中自噬(autophagy)与炎症小体(inflammasome)的交互作用及其在癌症、关节炎、神经退行性疾病和心血管疾病中的病理机制,重点探讨了适度运动通过调控NLRP3炎症小体激活和自噬通量(如上调BECLIN1、LC3-II/LC3-I比值和ATG12),降低IL-1β/IL-18水平以缓解"炎性衰老"(inflammaging)的潜在干预策略。

  

衰老、炎症与健康影响
衰老伴随细胞稳态的渐进性衰退,其特征是"炎性衰老"(inflammaging)——一种由线粒体功能障碍和损伤相关分子模式(DAMPs)积累驱动的慢性低度炎症状态。这种炎症与NLRP3炎症小体的过度激活密切相关,后者通过促进IL-1β和IL-18的成熟加剧组织损伤。

炎症小体结构:概述与激活机制
NLRP3炎症小体作为研究最深入的炎症复合体,其激活需要双重信号:初始信号(如NF-κB通路)上调NLRP3和pro-IL-1β表达;第二信号(如活性氧ROS或钾外流)触发炎症小体组装。该过程涉及ASC衔接蛋白和caspase-1的募集,最终导致gasdermin D介导的细胞焦亡(pyroptosis)。

自噬的作用与调控新进展
自噬通过形成双膜自噬体(autophagosome)降解受损细胞器,其三种主要形式——巨自噬(macroautophagy)、微自噬和分子伴侣介导的自噬中,前者通过LC3-II标记的吞噬泡清除蛋白聚集体。衰老过程中,自噬相关基因(ATG)如BECLIN1的表达下降,导致错误折叠蛋白和功能失调线粒体积累。

自噬与炎症小体在年龄相关疾病中的交互作用
癌症:自噬缺陷通过p62/SQSTM1积累激活Keap1-Nrf2通路促进肿瘤发生,而NLRP3驱动的炎症微环境加速癌症进展。
关节炎:软骨细胞中受损的自噬使线粒体ROS激活NLRP3,导致IL-1β介导的关节退化。
神经退行性疾病:阿尔茨海默病的Aβ斑块和帕金森病的α-突触核蛋白聚集体因自噬清除障碍而累积,同时小胶质细胞中NLRP3激活加剧神经炎症。
心血管疾病:血管内皮细胞自噬缺陷导致氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)积累,触发NLRP3依赖性动脉粥样硬化斑块形成。

运动作为非药物干预策略
适度运动通过多重机制改善自噬-炎症小体轴:

  1. 上调AMPK通路增强自噬流,促进线粒体自噬(mitophagy)清除受损线粒体;
  2. 降低ROS水平抑制NLRP3激活,使IL-1β分泌减少50%以上;
  3. 运动诱导的肌肉因子鸢尾素(irisin)通过FNDC5/AMPK通路协同增强自噬。动物实验显示,运动训练可使老年小鼠海马体LC3-II表达提升2倍,同时NLRP3蛋白水平下降60%。

当前挑战与未来展望
尽管运动对NLRP3和自噬的调节作用已在外周血细胞中得到证实,但组织特异性反应仍需通过活检研究验证。此外,运动强度与自噬激活的剂量效应关系尚不明确,未来需结合单细胞测序等技术深入探索。

最终结论
衰老过程中自噬与炎症小体的失衡是多种年龄相关疾病的共同病理基础。以适度运动为代表的非药物干预能有效调控这一交互网络,为延缓衰老相关功能障碍提供科学依据。运动诱导的代谢适应不仅改善线粒体质量控制系统,更为"运动即良药"(exercise is medicine)的理念提供了分子层面的证据支撑。

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