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综述:细胞衰老的标志:生物学、机制与调控
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月11日 来源:Experimental & Molecular Medicine 9.5
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这篇综述深入探讨了细胞衰老(cellular senescence)的多维度特征,聚焦其分子机制(如p53-p21-CDK轴、SASP分泌表型)在发育、衰老及疾病(如特发性肺纤维化IPF、癌症)中的双重作用,并揭示了新兴调控靶点(如YTHDC1、TFEB-HKDC1、IL-4-STAT6通路)的潜在治疗价值。
细胞衰老是真核细胞在DNA损伤、端粒缩短或氧化应激等压力下触发的细胞周期永久停滞现象。这一过程通过抑制异常细胞增殖发挥抑癌作用,但已癌变组织中衰老细胞可能通过衰老相关分泌表型(SASP)促进肿瘤进展。SASP分泌的细胞因子(如TGF-β、IL-10)可介导免疫抑制或组织修复,而衰老细胞的典型形态特征包括体积增大和扁平化。
核心调控枢纽是p53和CDK抑制剂(如p21、p16)。端粒缩短激活DNA损伤应答(DDR),通过ATM/ATR-CHK1/2激酶级联磷酸化p53,上调p21以抑制CDK-cyclin复合物,导致G1/S期阻滞。衰老还涉及CDKN2A基因座去抑制:p16直接抑制CDK4/6,而ARF通过阻断MDM2稳定p53。氧化应激则通过p38 MAPK激活p53-p21轴。

肺衰老中,RNA结合蛋白YTHDC1通过非m6A依赖方式激活Mre11-TopBP1-ATR轴,促进DNA修复并延缓肺泡上皮细胞衰老。临床前研究显示,YTHDC1缺失加剧IPF,而间歇性达沙替尼+槲皮素(DQ)联用可改善患者运动功能,提示靶向衰老细胞的治疗潜力。
衰老伴随溶酶体pH中和和线粒体DNA损伤的恶性循环。转录因子TFEB通过上调线粒体膜蛋白HKDC1,稳定PINK1并启动线粒体自噬(mitophagy),同时促进溶酶体修复。小鼠模型中Hkdc1缺失加速DNA损伤和衰老,而神经元TFEB过表达可提升PGC-1α水平并改善认知功能。
IL-4通过激活STAT6上调DNA修复基因(如同源重组相关基因),抑制巨噬细胞衰老。STAT6缺失导致胞质DNA泄漏并触发衰老,而IL-4给药可延长老年小鼠健康寿命。值得注意的是,免疫衰老(immunosenescence)与细胞衰老需区分:前者特指免疫细胞功能随年龄的退化。
铁死亡(ferroptosis)相关铁过载通过NAD+耗竭诱导血管平滑肌细胞(VSMC)衰老,加剧动脉瘤形成。PPAR-γ核转位可抑制NCOA4介导的铁蛋白自噬(ferritinophagy),减少游离铁和脂质过氧化,从而延缓衰老。
m6A甲基转移酶组分WTAP在衰老皮肤成纤维细胞中高表达,通过m6A修饰ELF3 mRNA促进IRF8转录,驱动SASP分泌。相反,在成骨细胞中,WTAP-SP1-BMP2轴抑制衰老,凸显其组织特异性调控。
抑癌方面,p21和p16通过CDK抑制阻断细胞周期;促癌方面,METTL3介导的CDKN2B m6A修饰增强其稳定性,诱导衰老相关M2巨噬细胞极化,促进结直肠癌进展。
分析显示,p53、p21等衰老调控蛋白普遍具有高内在无序性(PPIDR>30%),这种结构特性与其多功能性和相分离行为密切相关,如PPAR-γ-NCOA4复合物的动态组装。

综上,细胞衰老研究揭示了从DNA修复到代谢重编程的多层次调控网络,为衰老相关疾病治疗提供了新靶点,但转化应用仍需解决组织特异性机制和SASP的复杂效应。
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