慢性Senolytic治疗和/或有氧运动减少衰老心脏中的细胞衰老并改善心肌功能

《Aging Cell》：Chronic Senolytic Treatment and/or Aerobic Exercise Reduce Senescence and Improve Myocardial Function During Aging in the Heart

　　

衰老是心脏功能障碍的主要危险因素，主要由心肌细胞和整体心肌性能的下降所驱动。细胞衰老（cellular senescence）日益与其发展相关，因为衰老的心肌细胞（cardiomyocytes）和间质细胞（interstitial cells）随年龄增长而积累，并表现出持续的DNA损伤、线粒体功能障碍和炎症，这些共同损害心室舒张和收缩性。Senolytics（选择性清除衰老细胞的药物）可有效清除心脏衰老及其负担，而有氧运动（aerobic exercise）作为一种非药物干预手段，已显示出调节衰老的潜力。尽管如此，这两种方法均未被评估为长期预防策略，也未评估运动与senolytics联合使用是否产生叠加效应。研究人员假设，当慢性senolytics与有氧运动联合使用时，会产生协同清除衰老心肌细胞的作用，从而改善心脏功能。雄性及雌性C57BL/6N小鼠（12月龄）被随机分配到各组，并接受为期9个月的干预：自然衰老（VEH，n=12）、有氧运动（EX，n=11）、senolytics Dasatinib + Quercetin（D+Q）（SEN，n=15）或两者联合（SENEX，n=16）。与自然衰老小鼠相比，慢性D+Q、运动或两者联合显著降低了p16⁺、p21⁺和γ-H2AX⁺心肌细胞及间质细胞的比例，同时改善了心肌功能和舒张功能。在整体心脏水平，p16和p21的蛋白表达随年龄增长而增加，但任何干预均未改变伴随衰老相关分泌表型（SASP）的这些变化。总之，这些发现表明，长期运动或senolytics在心肌细胞水平上限制了衰老，并改善了心室功能，将运动或senolytics定位为缓解年龄相关心脏功能障碍的有前景的策略。

**论文解读：慢性Senolytic治疗与有氧运动对衰老心脏细胞衰老及心肌功能的影响**

**1. 研究背景与目的**

衰老是心脏功能障碍的首要风险因素，其中心肌细胞（cardiomyocytes, CMs）功能下降和整体心肌性能衰退起关键作用。细胞衰老（cellular senescence）作为一种不可逆的细胞周期停滞状态，伴随线粒体功能障碍、氧化应激、DNA损伤和衰老相关分泌表型（senescence-associated secretory phenotype, SASP），在衰老心脏中逐渐积累，损害心室舒张和收缩功能。Senolytics（选择性清除衰老细胞的药物）和运动均被报道可调节衰老，但尚无研究评估二者长期应用或联合应用的预防效果。本研究旨在探讨慢性senolytics（Dasatinib+Quercetin, D+Q）和有氧运动单独或联合对中年小鼠（12月龄）干预9个月至老年（21月龄）期间，对心肌细胞和间质细胞（interstitial cells, ICs）衰老标志物及心脏功能的影响，并检验联合治疗是否具有协同效应。

**2. 研究方法概述**

研究人员使用C57BL/6N小鼠（雌雄各半），将12月龄小鼠随机分为自然衰老组（VEH，最终分析n=12）、有氧运动组（EX，n=11）、D+Q组（SEN，n=14）、运动+D+Q组（SENEX，n=16），并设4月龄年轻对照组（YOUNG，n=10）。运动方案为每周2次、每次30分钟的跑台训练；D+Q按5 mg/kg dasatinib + 50 mg/kg quercetin溶于10% PEG 400后口服灌胃，同样每周2次，持续9个月。采用高频超声（HFU）评估心脏功能；免疫荧光染色检测心肌组织p16、p21、γ-H2AX阳性细胞；Western blot和RT-qPCR检测全心脏衰老相关蛋白和mRNA表达；Olink Target 48鼠源panel检测血清SASP及炎症因子水平。统计学方法包括单因素或重复测量方差分析、Tukey事后检验及Pearson相关分析。

**3. 研究结果**

**3.1 一般形态及基础心功能参数**

通过体重、心脏重量及HFU检测发现，9个月后各组间体重、相对心脏重量和左心室质量无显著差异，但老年各组均高于年轻组。VEH组相对心输出量（CO）和每搏输出量（SV）较YOUNG组显著降低，而EX、SENEX组与YOUNG无差异，提示运动可能保护整体心功能。但各组射血分数（EF）和缩短分数（FS）无显著差异。

**3.2 运动、Senolytics或联合改善心肌功能**

HFU衍生的心肌功能指标显示，VEH组等容舒张时间（IVRT）和心肌性能指数（MPI）显著高于EX、SEN、SENEX及YOUNG组，而等容收缩时间（IVCT）无组间差异。EX组E/A比值较VEH高1.6倍（3.33 vs 2.09），表明舒张功能改善，但SEN和SENEX未显示此效应。所有干预组的MPI均低于VEH，提示整体心肌功能改善。

**3.3 运动、Senolytics或联合降低不同心脏细胞群的衰老标志物**

通过免疫荧光定量检测，EX、SEN、SENEX组心肌细胞和间质细胞中p16⁺、p21⁺、γ-H2AX⁺细胞比例较VEH显著降低（降幅约17%–48%），但多数标志物仍高于YOUNG组。此外，p21⁺细胞在左心室中心区域表达高于前壁和后壁，p16⁺细胞则无区域差异。

**3.4 自然衰老小鼠全心脏衰老指标升高，但干预无整体缓解效应**

Western blot显示VEH组p16和p21蛋白表达分别较YOUNG高3.07倍和6.8倍，但EX、SEN、SENEX组与VEH均无显著差异；p53和p-p38MAPK蛋白表达各组无差异。RT-qPCR显示p16CDKN2A和p21CDKN1A mRNA在老年各组多高于YOUNG，但干预组间无一致降低；SENEX组p53 mRNA表达最高，但未影响蛋白水平。

**3.5 年龄或干预不改变心脏及循环中典型SASP成分**

全心脏裂解物中CCL2、CXCL1、CXCL12、NF-κB、IL-6、IL-1α、IL-β和TNF-α的mRNA表达，以及TNF-α、NF-κB和TGF-β的蛋白表达，在各组间均无显著差异。Olink血清panel亦未检测到循环SASP因子的组间差异。

**3.6 衰老标志物表达与心肌功能不良相关**

Pearson相关分析显示，p21⁺和p16⁺细胞总数与MPI、IVRT呈显著正相关，与CO、SV呈负相关。不同细胞群间，p21⁺ CMs与p21⁺ ICs高度正相关（r=0.91），p16⁺ CMs与p16⁺ ICs中度正相关（r=0.35），提示衰老标志物在心肌细胞与间质细胞间协同存在，并与心脏功能恶化相关。

**4. 讨论与结论**

讨论部分指出，长期D+Q或运动在细胞水平限制了心肌衰老积累，且首次证明运动在衰老心脏中具有类似senolytic的效应。联合干预未显示叠加效应，可能由于单独干预已达到清除上限，或21月龄时衰老负荷尚不严重，不足以体现协同优势。全心脏水平衰老标志物未显著降低，可能源于细胞类型特异性差异和组织异质性，以及p16和p21的翻译后调控。SASP因子未见年龄相关升高，提示21月龄时SASP负担尚不显著，或心肌细胞的SASP谱系非典型。

研究结论原文翻译为：“总之，研究人员首次证明，在进入高龄前开始的长期senolytic治疗能够限制心脏中衰老心肌细胞和间质细胞的积累。长期有氧运动产生了类似的结果，展示了运动在衰老心脏中一种新的senolytic样效应。与自然衰老相比，有氧运动和senolytics均显著改善了心肌功能，但联合干预没有额外的益处。重要的是，每种干预均不能在整体心脏水平显著降低衰老，表明在老年早期，慢性运动和senolytics的影响可能在细胞水平更为显著。这项工作为减轻心脏衰老提供了有希望的途径，将有氧运动和senolytics单独或联合作为减少年龄相关衰老负担和保持心脏功能的可行策略。”