衰老中分子伴侣介导的自噬（CMA）下降通过重塑衰老相关分泌表型（SASP）并抑制巨噬细胞CMA损害衰老细胞免疫清除

《Nature Aging》：Decline of chaperone-mediated autophagy in aging impairs macrophage clearance of senescent cells

　　

自噬（autophagy）功能障碍和细胞衰老（cellular senescence）是公认的衰老驱动因素，但二者之间潜在的相互作用仍知之甚少。研究人员发现，衰老相关的分子伴侣介导的自噬（chaperone-mediated autophagy, CMA）下降，即一种选择性溶酶体蛋白降解途径的下降，会改变衰老细胞特性并损害其免疫清除。CMA缺陷细胞虽发生衰老，但获得类似衰老生物体中衰老细胞的蛋白质组、代谢和分泌特征。其衰老相关分泌表型（senescence-associated secretory phenotype, SASP）对邻近细胞表现出增强的促衰老效应，并抑制巨噬细胞CMA，从而损害巨噬细胞吞噬衰老细胞的能力。相应地，在巨噬细胞中特异性阻断CMA会增加小鼠体内衰老细胞积累，并延迟伤口愈合过程中的衰老消退。相反，药理学激活CMA可减少老年小鼠的衰老细胞负荷，并减轻肺纤维化小鼠模型的疾病严重程度。研究人员的发现确定CMA下降是衰老细胞持续存在的驱动因素，并强调上调CMA是促进老年生物体衰老消退的有前景策略。

衰老由多种细胞和机体过程失败驱动，包括蛋白质稳态丧失、自噬功能障碍和细胞衰老，但三者之间的交互仍不清楚。自噬缺陷可加速实验模型中的衰老表型并加重年龄相关疾病；衰老细胞在器官中随年龄积累并促进疾病发生。CMA是选择性溶酶体降解含KFERQ样基序蛋白的途径，底物由胞质分子伴侣热休克同源蛋白71 kDa（HSC70）识别并递送至溶酶体相关膜蛋白2A（LAMP2A）受体。CMA随年龄在多数组织中下降，并与神经退行性疾病、衰老代谢综合征和动脉粥样硬化相关。此前研究报道CMA在衰老建立时上调，但其功能相关性以及年龄相关CMA下降如何影响衰老仍未知。年轻生物体中衰老细胞可被免疫细胞清除，尤其巨噬细胞、树突状细胞、自然杀伤细胞和T细胞，但衰老时衰老细胞逃避免疫清除；巨噬细胞CMA功能障碍与疾病进展相关，但其对衰老细胞清除的影响未知。因此，研究人员聚焦CMA在衰老建立、维持和免疫消退中的作用，发现老年细胞在衰老诱导时无法上调CMA，导致分泌组发生重要改变；CMA缺失不诱导衰老，但可表型模拟老年衰老细胞特征；异常SASP增强促衰老作用并抑制巨噬细胞CMA和胞葬；巨噬细胞CMA缺失增加小鼠衰老细胞积累、延迟伤口愈合并损害吞噬；药理学激活CMA减少老年小鼠多组织衰老细胞负荷并缓解肺纤维化。该研究确定CMA下降是衰老细胞持续存在的驱动因素，并支持上调CMA作为促进老年机体衰老消退的策略。论文发表在《Nature Aging》。

关键技术方法不超过250字：研究使用KFERQ-Dendra2转基因报告小鼠、全身L2A^KO小鼠和巨噬细胞特异性LysMCre-L2A^?/?（ML2A^?/?）小鼠；原代小鼠耳成纤维细胞（mEFs）和骨髓来源巨噬细胞（BMDM）；palbociclib等诱导衰老；定量蛋白质组学、代谢组学和分泌组分析，其中ER-TurboID用于区分常规与非常规分泌；溶酶体分离与CMA体外活性测定；单细胞RNA-seq；博来霉素肺纤维化模型、伤口愈合模型及CMA激活剂CA口服给药。人类肺组织来自OSU Comprehensive Transplant Center (CTC) Human Tissue Biorepository，包括健康供者和IPF患者。

研究结果：Blockage of CMA displays a senescence-like phenotype：通过KFERQ-Dendra报告和mEFs，发现23 m细胞基础CMA低且在palbociclib后不能上调；L2A^KD细胞在衰老诱导前已有SA-β-gal、核HMGB1、p21、γH2A.X和核内陷的部分变化，但增殖正常，衰老诱导后才停滞；PCA显示L2A^KD细胞介于对照和衰老对照之间。结论是CMA缺失不足以驱动常规衰老，但改变衰老反应。CMA loss phenocopies the proteome changes of aged senescent cells：比较年轻、老年对照和L2A^KO成纤维细胞蛋白质组，CMA阻断重现近半老年基础蛋白质组变化，衰老时4 m L2A^KO与23 m Ctrl有45%一致性；衰老诱导CMA降解组中，老年细胞多数CMA底物降解减少。结论是CMA缺失导致衰老时蛋白质组重塑缺陷。CMA regulates senescence-induced metabolic changes：代谢组显示CMA缺陷重现老年基础代谢变化；衰老后4 m L2A^KO和23 m Ctrl聚类不同于年轻对照，脂肪酸β氧化缺失，TCA循环、芳香族氨基酸和核苷酸代谢独特；整合分析显示CMA降解蛋白解释代谢差异，尤其脂肪酸和一碳代谢。结论是CMA缺失损害衰老代谢重编程。Deficient CMA alters senescence-associated secretory phenotype：ER-TurboID分泌组分析显示CMA阻断改变基础常规和非常规分泌；衰老后分泌谱显著不同，未完成完整SASP，免疫相关蛋白富集；条件培养基诱导旁分泌衰老。结论是CMA缺失导致分泌组失调和促衰老旁分泌效应。Impact of the secretome of CMA-deficient cells on the immune response to senescence：BMDM中老年CMA降低；衰老成纤维细胞分泌组抑制年轻巨噬细胞CMA，L2AKO更强；与ML2A^?/?巨噬细胞共培养增加衰老细胞持续，CMA缺陷衰老成纤维细胞对L2A^?/? BMDM有细胞毒性。结论是该分泌组损害巨噬细胞功能和存活。Loss of CMA in macrophages compromises phagocytosis：L2A^?/? BMDM自噬流未变但吞噬和胞葬下降；分泌组降低对照巨噬细胞吞噬，CA部分改善；机制为SIRPα溶酶体降解减少、SHP-1升高和actin细胞骨架改变。结论是CMA通过终止CD47-SIRPα“别吃我”信号促进吞噬。In vivo CMA loss in macrophages increases senescent cell burden：ML2A^?/?老年小鼠多组织SA-β-gal⁺细胞增加、核HMGB1降低、p21和p53升高，肝单细胞RNA-seq显示SenNet签名增强，SHP-1和CD47增加，TUNEL⁺细胞增加；伤口愈合延迟，p21⁺细胞多。结论是巨噬细胞CMA缺失增加衰老细胞负荷并延迟修复。Chemical activation of CMA in aging reduces senescent cell burden：18 m小鼠口服CA 5个月，减少多组织SA-β-gal⁺细胞和p21、Tnf、Il1α、p16^INK4A转录，减轻纤维化；CA处理老年BMDM恢复吞噬。结论是药理激活CMA减少衰老细胞负荷和纤维化。Activation of CMA reduces senescence and prevents development of lung fibrosis：人肺单细胞RNA-seq显示CMA评分随年龄下降，IPF降低，SPP1巨噬细胞和AT1细胞下降；IPF肺溶酶体L2水平低、底物摄取减少；小鼠肺成纤维细胞CMA随年龄下降；博来霉素模型中早期CA比晚期更有效，减少纤维化、Col1α1、p16^INK4A和F4/80⁺巨噬细胞，并调节免疫。结论是早期CMA激活改善IPF严重程度并协调衰老细胞消除。

讨论部分总结：研究人员确定CMA是衰老细胞蛋白质组的主要调节因子，直接影响SASP组成；衰老诱导时未能上调CMA导致异常衰老程序、增强促衰老和免疫抑制/毒性SASP；巨噬细胞CMA缺失损害吞噬和胞葬，增加器官衰老细胞负荷；系统性CMA激活减少老年小鼠衰老细胞负荷并减轻肺纤维化，支持CMA作为治疗靶点。讨论还强调CMA不是衰老启动所必需，但CMA缺陷细胞的衰老程序类似老年细胞；代谢和囊泡运输缺陷导致异常SASP；CA效果具有组织特异性，肺中最强；局限包括主要使用成纤维细胞和palbociclib、LysM-Cre可能影响其他髓系细胞、人类肺数据为相关性并需患者验证。研究结论部分翻译：总体而言，研究人员的发现强调功能性CMA是衰老细胞消退所必需的，并证明增强CMA活性在衰老和衰老相关疾病如IPF中具有潜在益处。