KDM4介导衰老细胞表观遗传重塑及促炎分泌表型（SASP）的机制与治疗潜力

这篇综述揭示了组蛋白去甲基化酶KDM4通过调控H3K9/H3K36甲基化水平驱动衰老相关分泌表型（SASP）的分子机制。研究结合ATAC-seq和RNA-seq技术，证明KDM4A/B在衰老细胞中诱导染色质开放性重塑，激活NF-κB等转录因子，促进促炎因子（如CXCL8/IL-6）表达。临床数据显示，前列腺癌化疗后基质细胞KDM4上调与患者不良预后相关，而小分子抑制剂ML324可选择性抑制SASP而不影响衰老本身，为衰老相关疾病治疗提供新靶点。

　　

引言

衰老是限制细胞过度增殖的自我保护机制，其核心特征包括不可逆的生长停滞、核结构改变以及衰老相关分泌表型（SASP）的形成。SASP包含大量促炎因子（如IL-6、CXCL8），在组织修复和免疫监视中发挥双重作用。近年研究发现，表观遗传修饰（如组蛋白甲基化）在衰老进程中扮演关键角色，但KDM4亚家族（H3K9/H3K36去甲基化酶）的具体机制尚不明确。

结果

2.1 衰老细胞中组蛋白H3赖氨酸位点的表观遗传修饰

通过SILAC质谱技术对比衰老与增殖状态的基质细胞（PSC27），发现H3K9me3和H3K36me3水平显著降低。RNA-seq证实KDM4A/B表达上调，而免疫荧光显示γH2AX⁺ DNA损伤灶与KDM4A/B共定位。多种衰老诱导方式（化疗药物、复制衰老、癌基因HRas^G12V）均重现这一现象，提示H3K9/H3K36去甲基化是衰老的共性特征。

2.2 肿瘤基质中KDM4A/B表达与临床不良预后相关

前列腺癌患者化疗后肿瘤基质（非上皮成分）中KDM4A/B表达显著升高，与SASP标志物（CXCL8、WNT16B）呈正相关。病理评分显示，KDM4A/B高表达组患者无病生存期（DFS）缩短。激光显微切割（LCM）证实化疗后基质细胞H3K9/H3K36me3水平降低，且低甲基化状态与患者死亡率正相关。

2.3 KDM4A/B通过逃逸泛素化降解在衰老细胞中积累

时间进程实验显示KDM4A/B蛋白水平在衰老诱导7天后进入平台期。蛋白酶体抑制剂MG132处理可阻断其降解，免疫共沉淀（IP）揭示衰老细胞中KDM4A/B泛素化修饰减少。染色质分级分离证实KDM4A/B在衰老细胞核内富集，可能通过结合DDR标志物p-53BP1调控表观遗传。

2.4 KDM4A/B特异性调控SASP而非衰老本身

过表达KDM4A/B可增强SASP因子表达（如CXCL8上调3倍），但SA-β-gal染色显示不影响衰老进程。shRNA敲低KDM4A/B或甲基转移酶SUV39H1/SETD2过表达均能逆转SASP。NF-κB抑制剂Bay 11-7082可阻断SASP但不影响KDM4表达，表明KDM4介导的染色质开放是SASP的必要非充分条件。

2.5 小分子抑制剂ML324选择性抑制SASP

RNA-seq分析发现ML324处理使129个衰老上调基因（含IL1A、CCL20等）表达回落。GO分析显示ML324主要抑制细胞外分泌和NF-κB通路。值得注意的是，ML324不影响细胞克隆形成或p16^INK4a表达，但能阻断衰老培养基诱导的癌细胞迁移/侵袭。

2.6 染色质重塑揭示SASP的转录调控基础

ATAC-seq显示衰老细胞在转录终止位点（TES）上游0.5 kb处出现异常开放区域，ML324可逆转此现象。Motif分析鉴定出AP-1、RELA等SASP相关转录因子结合位点富集。ChIP-seq证实H3K9me3在SASP基因启动子区缺失，而H3K36me3在基因体区（如WNT16B）呈现局部增加，提示表观遗传调控的复杂性。

2.7 靶向KDM4改善化疗耐药性

NOD/SCID小鼠模型显示，MIT化疗诱导肿瘤基质衰老并伴随KDM4A/B上调，而ML324联合治疗使肿瘤体积缩小74%。LCM分离显示ML324选择性抑制基质细胞SASP（IL-6降低60%），但不改变p21^CIP1表达。双药治疗组小鼠中位生存期延长50%，且肝肾毒性未显著增加。

讨论

本研究首次阐明KDM4通过动态调控H3K9/H3K36甲基化驱动衰老细胞染色质开放性重塑，进而促进SASP的分子机制。临床前试验证明靶向KDM4可"拆解"衰老的促炎特性而保留其抑癌作用，为癌症等年龄相关疾病提供"精准衰老干预"新策略。未来需结合Hi-C等技术解析三维基因组结构，并开发更具选择性的KDM4变构抑制剂。