《Frontiers in Cell and Developmental Biology》：Multi-omics perspectives on mitochondrial vulnerability in the aging liver: biological modules and translational implications
仅以实际年龄（chronological age）作为衰老肝脏生物学异质性的替代指标并不完整。线粒体易感性（mitochondrial vulnerability）可能为生物学衰老与肝脏在代谢、毒物及缺血应激下恢复力丧失之间的机制联系提供解释。不断积累的多组学（multi-omics）证据提示，肝脏衰老最好被理解为一系列协调的通路层面扰动，而非通过孤立生物标志物（biomarkers）来认识。转录组学（transcriptomics）、蛋白质组学（proteomics）和代谢组学（metabolomics）研究共同汇聚于五个相互关联的生物学模块（biological modules）：脂质应激、氧化储备下降、蛋白质稳态应激、炎症敏化和恢复能力降低。这些模块通过线粒体代谢灵活性受损、氧化还原缓冲（redox buffering）障碍、细胞器串扰（organelle crosstalk）及质量控制机制异常而相互连接。衰老相关变化在基线状态可能部分被代偿，但在代谢超载、缺血–再灌注损伤（ischemia–reperfusion injury）、冷保存（cold preservation）或离体机器灌注（ex vivo machine perfusion）期间更为明显。基于跨物种证据，该综述将现有发现组织为模块化框架，并考察线粒体易感性如何连接生理性肝脏衰老与代谢及缺血应激。移植（transplantation）和机器灌注（machine perfusion）被讨论为用于评估候选组织及液体读数（tissue- and fluid-based readouts）的应激暴露场景。尽管大多数组学来源信号仍未充分验证以用于临床决策（clinical decision-making），以线粒体为中心的解释可能有助于优先关注生物学上连贯的机制，并改进衰老相关肝脏易感性的转化研究（translational study）。
1 Introduction
肝脏高度依赖线粒体功能维持脂肪酸氧化（FAO）、氧化磷酸化（OXPHOS）、氧化还原稳态、解毒和再生。衰老时，即使常规组织学和生化指标相对保留，这些过程的可适应性也可能下降；线粒体代谢灵活性、质量控制和抗氧化储备受损，构成年龄相关肝脏易感性的重要生物学基础。移植和机器灌注因施加明确的代谢与缺血应激，可暴露原本代偿的线粒体功能障碍。临床中，供体年龄与移植结局相关，但实际年龄不能完整预测移植后行为，肝脏衰老应被视为生物学异质性状态。该综述关注转录组、蛋白质组和代谢组汇聚的生物学模块，并讨论移植与机器灌注场景。
2 Analytical framework for studying liver aging across omics layers
研究框架区分三类背景：生理性基线衰老、急性挑战和受控离体应激暴露。基线描述年龄相关状态，挑战模型测试应激反应性，灌注评估临床可及反应但未必衰老特异。框架将背景、组学层、生物学模块和移植验证相连。线粒体易感性作为连接五个模块的机制，而非独立模块。
2.1 Baseline aging, stress models, and translational sampling settings
基线研究定义未扰动肝脏的渐变，包括分带、染色质可及性、蛋白稳态负荷和代谢物组成；局限是临床重要易感性在静息时可能被缓冲。挑战模型测试储备，缺血–再灌注、切除或代谢应激后衰老差异更明显，但一般损伤反应不应等同于衰老定义。机器灌注提供半标准化应激间期，可连续采样组织、灌注液和胆汁；信号反映供体合并症、缺血、获取和保存策略以及年龄相关易感性。不同背景结果不应直接外推。
2.2 Why transcriptomics, proteomics, and metabolomics are complementary
转录组学解析通路活性、细胞状态转换、分带和细胞间信号；单细胞和空间方法可定位内皮–肝细胞通讯。蛋白质组和磷酸化蛋白质组更接近功能效应器，测量蛋白丰度、信号状态、细胞外基质重塑和蛋白维护通路。代谢组学捕获脂质处理、能量平衡和氧化还原状态等动态输出。三层互补：转录本指示调控程序，蛋白/磷酸蛋白指示通路执行，代谢物指示生理输出；任何单层均不能确立线粒体功能障碍，跨层汇聚和功能测定增强信心。
2.3 From isolated markers to mitochondrial vulnerability modules
文献中候选标志物多但可重复单一标志物少，符合通路和细胞状态分布式生物学。标记优先的总结可能掩盖过程水平一致性。此处生物学模块指跨组学层、模型系统或背景支持的连贯通路级扰动。模块容纳单个转录本、蛋白和代谢物变异，同时保持过程连续性。据此围绕五个易感性模块组织证据。
2.4 Interpreting evidence across layers and contexts
证据按生物学连贯性、跨层或系统重复性和转化可行性加权。跨层和跨物种一致增强模块，而单一模型或基质发现仍为探索性。机制、跨物种和转化研究分别解决因果、保守性和临床可测量性；一类证据不确立另一类准备度。机器灌注在受控应激下连接组织生物学与连续液体读数，最适用于转化验证；但获取、缺血、供体因素和方案也影响测量。当前组学信号应作为候选机制和读数，直到前瞻性对照临床结局测试。
2.5 Data integration across omics layers: analytical strategies and bottlenecks
端到端整合困难，因转录组、蛋白质组和代谢组在尺度、缺失和噪声上不同。多数肝衰老研究在通路一致性层面整合，而非单一融合模型。联合降维、网络分析和监督特征优先可能在队列足够大且匹配时有用；当前肝衰老数据集中，模块水平整合通常比压缩多组学评分更稳健和可解释。
3 Cross-species evidence for liver aging across omics layers
证据跨啮齿类、非人灵长类和人类，但贡献不等。啮齿类提供机制深度和组学整合，非人灵长类增强保守性信心，人类研究对临床相关性必要但异质性和混杂更大。综合显示在通路和生物学模块水平的汇聚大于单个读数水平。
3.1 Rodent evidence
啮齿类研究表明肝脏衰老涉及转录程序、蛋白调节、磷酸化状态和代谢物组成协调改变。大规模小鼠多组学显示年龄相关肝表型受基因型和饮食塑造，不能简化为单一保守分子签名。自然衰老模型整合代谢组和磷酸化蛋白质组提示易感性分布在脂质代谢、免疫信号、应激相关激酶网络和蛋白状态调节等系统。机制研究将过氧化物酶体和脂肪酸代谢程序与FGF21信号联系；13-HODE可抑制过氧化氢酶（catalase）活性并促进年龄相关脂肪变性；Hedgehog信号失调与恢复能力下降相关。空间和单细胞研究显示肝细胞沿小叶不均匀衰老，中央周围肝细胞优先积累大脂滴，门管周围细胞线粒体和表观遗传扰动更明显。大鼠研究提示内分泌和性别修饰因素应纳入。
3.2 Non-human primate evidence
非人灵长类研究较少但战略重要，可降低信号仅为啮齿类特异的可能。数据支持炎症信号、脂质代谢、氧化应激和应激反应通路的部分保守。单核和多组学强化蛋白质稳态应激、内质网（ER）应激、降解通路和肝细胞促衰老程序作为共享特征。其主要价值是优先排序而非临床验证；重复强调ER应激和降解通路提示蛋白质稳态负荷是更广泛衰老生物学。限制包括样本量小、性别和健康状况狭窄，未复现临床移植全流程，部分综合研究在雌性动物中完成，限制性别依赖效应评估和向异质供体人群外推。
3.3 Human evidence
人类基线肝脏衰老常较临床前模型更细微。转录组研究识别年龄相关功能基因集差异，但信号常与脂肪变性、纤维化、代谢病、环境暴露和用药史纠缠。实际年龄很少清晰对应生物学衰老，更多反映年龄、代谢负担和累积暴露史。当前人类证据最强是转录组变化，部分表观遗传提供背景，匹配人类三组学数据稀缺。人类蛋白质组和代谢组证据受类似限制；匹配基线多组学队列少，临床可及数据集异质或富集代谢异常。多数人类肝脏组学信号仍应视为候选生物学而非确立生物标志物。应激暴露临床场景因此突出，但应视为衰老生物学的应用而非基线衰老证据替代。
3.4 What cross-species comparison adds
跨物种比较改变可合理主张的强度。单一小鼠株在一种饮食下的通路若在遗传多样小鼠、非人灵长类和部分人类数据中观察到，则更不可能是模型特异噪声。现实上，跨物种汇聚在过程水平：不同研究可能提名不同转录本、蛋白或代谢物，但指向脂质应激、氧化还原下降、蛋白质稳态负荷、炎症敏化和恢复能力受损等主题。模块框架在此有用，因在标志物水平重叠有限时保持生物学连续性。跨物种比较也明确推断限度：啮齿类提供实验控制下的机制分辨率，人类定义相关性、异质性和实际解释边界，非人灵长类居中间。最稳定特征是过程水平变化，尤其在应激下功能可见者。各模块证据成熟度不同，将组织发现无验证地作为临床标志物风险高。
4 Mitochondrial vulnerability modules across omics layers
肝脏年龄相关改变分组为相互连接的易感性模块更连贯。跨转录组、蛋白质组、磷酸化蛋白质组和代谢组研究，尽管物种、衰老模型和采样背景不同，相似模式出现：脂质与代谢重塑、氧化储备下降、蛋白质稳态应激、炎症敏化和应激下恢复能力下降。线粒体功能障碍提供五个扰动相互强化的生物学界面。模块化组织反映衰老分布于通路和细胞状态，而非单一通用标志物，并允许跨物种比较而不暗示成熟度相同。移植和缺血–再灌注应激被视为模块更可见的场景，而非模块定义。
4.1 Lipid stress and metabolic remodeling
脂质应激是肝脏衰老与线粒体易感性最清晰交叉之一。脂肪酸处理、脂滴分布、过氧化物酶体程序和FGF21/FABP4信号年龄相关变化可缩小代谢灵活性，即便基线功能保留。慢性富集ER–线粒体接触增加IP
3R1依赖的线粒体Ca
2+负荷，降低氧化能力并加重氧化和ER应激；但该研究模拟肥胖而非生理衰老，机制需在衰老肝脏直接测试。MASLD相关工作提示长非编码RNA参与脂质合成、脂肪酸β氧化、氧化应激和代谢炎症，但非衰老特异。
4.2 Oxidative reserve and redox vulnerability
氧化储备下降更适合由功能读数组合表示，而非仅13-HODE。衰老啮齿和非人灵长类肝脏反复信号包括GSH/GSSG平衡改变、ROS/RNS和丙二醛（MDA）增加、mtDNA损伤或缺失，以及过氧化氢酶、超氧化物歧化酶（SOD）、抗氧化蛋白和呼吸链组分变化。在衰老小鼠中，13-HODE直接抑制过氧化氢酶并促进脂肪变性，提供脂质–氧化还原机制。这些指标是候选读数而非可互换或临床验证生物标志物，其意义取决于基质、时机和应激背景。
4.3 Proteostasis and ER stress
蛋白质稳态应激包括ER应激、未折叠蛋白反应（UPR）、降解受损和维持蛋白质量的能量成本。啮齿类磷酸化蛋白质组和非人灵长类组学汇聚于伴侣、降解和应激反应通路改变，但直接人类肝脏验证有限。该模块与脂质和氧化还原应激机制相连：过多线粒体Ca
2+和ROS可增加ER蛋白折叠需求，ATP限制削弱伴侣和降解能力。蛋白质稳态应激可能是代谢超载的下游放大器而非孤立特征。疾病证据联系胆汁酸信号与自噬、溶酶体功能、氧化还原稳态和ER应激，提示代谢、氧化还原和蛋白质稳态模块串扰。
4.4 Inflammatory sensitization and cell–cell crosstalk
衰老也使肝脏微环境敏化。单细胞研究识别内皮、巨噬细胞、中性粒细胞和肝细胞程序改变；挑战模型显示IL-1α–IL1R1信号和Cxcl2阳性巨噬细胞募集可放大衰老肝脏缺血–再灌注损伤。该模块最好由协调细胞–细胞信号定义，而非单一循环细胞因子。多细胞观点与疾病证据一致：细胞因子和趋化因子介导的肝实质与非实质细胞串扰放大肝损伤，但非衰老特异。
4.5 Reduced recovery capacity under stress
恢复能力描述损伤后恢复代谢、合成和结构稳态的能力。衰老肝脏研究提示Hedgehog失调、肝细胞可塑性降低和细胞外基质（ECM）重塑与再生受损相关。该终点不同于初始损伤负荷：两个移植物可能承受相似早期应激，但在乳酸清除、胆汁产生、合成恢复或生存方面分化。
4.6 Mitochondrial convergence across the five biological modules
五个模块机制相连。脂质超载可增加线粒体Ca
2+和ROS，促进ER应激和炎症信号；蛋白质稳态和炎症负荷消耗能量并限制修复，降低恢复能力。反向反馈也可能：蛋白质稳态失败和炎症进一步损害线粒体质量控制和代谢灵活性。该网络产生可检验预测：兼有脂质应激和低氧化还原储备的肝脏应显示更大应激诱导的线粒体、ER应激和炎症读数升高，以及更慢恢复轨迹。需纵向、基质匹配研究测试模块组合是否优于供体年龄或任一单一分析物。
4.7 Translational use and limitations of the module framework
模块框架帮助选择合适基质、采样间期和验证终点。组织捕获通路状态，连续灌注液捕获应激和恢复动力学，胆汁捕获胆管细胞功能，移植后结局提供临床验证。可指导紧凑假设驱动面板，但尚不支持临床评分。
5 Transplantation and machine perfusion as stress tests of mitochondrial vulnerability
移植是肝脏衰老功能可见的最清晰临床场景之一。从线粒体角度，获取、冷保存、再灌注和代谢再激活施加氧可利用性和能量需求快速变化。移植提供线粒体储备的临床相关应激测试，但不直接测量线粒体衰老。基线可能温和的氧化还原储备下降、炎症敏化和恢复能力受损可在获取和保存中放大，并延伸到植入和再灌注。移植不重新定义肝脏衰老，而是暴露静息下难察觉的后果。机器灌注创建受控离体间期，可在应激下采样组织和液体。活检帮助表征基线程序，连续灌注液或胆汁测量捕获短期损伤和恢复轨迹。其价值是选择性的：作为可挑战生物相关模块并与可及读数比较的场景。
5.1 Why transplantation reveals aging-related differences under stress
移植场景可使储备、炎症控制和恢复差异比基线更明显。部分最清晰人类信号出现在缺血–再灌注应激而非静态供体组织。IL-1α–IL1R1轴是年龄放大损伤机制示例。供体年龄和活检脂肪变性相似的移植物仍可能在植入后早期功能分化，反映应激易感性而非基线外观。移植可测试候选模块是否捕获损伤放大、储备受损或恢复延迟，并支持与明确早期临床终点校准。
5.2 Machine perfusion as a validation window
随机试验确立低温氧合灌注（HOPE）和常温机器灌注（NMP）的临床效用。HOPE减少循环死亡后捐献（DCD）肝移植早期同种异体移植物功能障碍和症状性非吻合口胆管狭窄；NMP减少生化移植物损伤和器官丢弃而不损害移植物生存。机器灌注提供应激暴露生物学的验证场景，但不能直接测量基线衰老。近期研究显示NMP可使高风险和低风险移植物转录组趋同，减少炎症信号并促进修复通路；灌注中治疗干预如轻度高热可改善移植物生理，促进脂质输出和应激反应通路。人类灌注研究提供应激读数：HOPE期间早期灌注液黄素单核苷酸（FMN）在发生早期同种异体移植物功能障碍（EAD）的移植物中更高；NMP期间连续灌注液AST、ALT和LDH，连同von Willebrand因子和血小板相关变化，与EAD相关。这些支持轨迹评估，但未确立衰老特异性。
5.3 Conceptual links between biological modules and transplant-relevant outcomes
每个模块可映射到临床相关表型。脂质/代谢重塑对应EAD和不稳定代谢恢复；氧化储备下降对应严重I/R损伤、EAD和死亡；蛋白质稳态应激对应延迟合成恢复；炎症敏化对应EAD、胆道损伤和移植物丢失；恢复能力下降对应延迟恢复和胆管病变。移植结局可能反映多模块重叠贡献。未来研究应预设EAD、胆道损伤包括缺血性胆管病（IC）或症状性非吻合口狭窄（NAS）及移植物丢失，测试模块读数是否提供超越年龄和脂肪变性的信息。
5.4 What is clinically anchored and what remains exploratory
炎症和胆汁测量提供额外临床锚点。NMP系列中灌注液IL-6、TNF-α和IL-10与术后胆红素或INR峰值、ICU停留或移植物丢失相关。胆汁pH、碳酸氢盐、葡萄糖及胆汁/灌注液葡萄糖比与NMP期间胆管损伤和移植后胆管病风险相关。这些小队列需外部验证，但显示炎症和恢复模块可连接可测量临床终点。尚无发表研究在HOPE和NMP中验证组合FMN-细胞因子面板。当前价值是定义可测试流程：组织模块连接连续液体读数，再连接标准化EAD、胆道和移植物生存终点。
6 Discussion: mechanistic implications and potential intervention relevance
衰老肝脏组学研究汇聚于三个机制相关轴：脂质处理、氧化储备和恢复信号。这些通路提供可测试假设，但治疗转化证据有限。
6.1 Candidate mechanistic targets for intervention: from metabolism to recovery
FGF21和FABP4连接转录调控与蛋白和代谢物变化，是代谢聚焦实验有用靶点。13-HODE–过氧化氢酶轴指向抗氧化缓冲受损是脆弱来源。Hedgehog信号和肝细胞再生储备将注意力从初始损伤转向恢复能力。这些通路需在应激暴露模型和机器灌注中测试后方可提出干预主张。
6.2 Translational cautions and the path toward clinical testing
治疗转化证据仍有限。目前机器灌注最有用的是在受控应激下测试特定机制假设。任何干预主张都需要对临床有意义结局的直接获益证据。
7 Limitations and future directions
肝脏衰老文献已扩展，但证据深度跨物种、研究设计和组学层不均。机制分辨率仍主要来自啮齿类，非人灵长类增强保守性，人类证据增长但受异质性和整合基线多组学数据稀缺限制。观察信号受性别、品系、饮食、采样基质和应激模型强影响；临床队列中衰老常难与脂肪变性、代谢病、慢性炎症和治疗暴露区分。进展取决于对齐生物背景、组学层和预期推断。配对组织–液体数据集、明确分离基线衰老与应激反应、在良好表型人类队列中验证是优先事项。
7.1 Current evidence gaps
临床实践中真正健康衰老肝组织难获取，人类数据常反映生理衰老、代谢病、脂肪变性、纤维化、炎症和治疗暴露混合。基线人类多组学数据稀缺，衰老与合并症分离不完全，组织水平程序与可及液体信号关系不清。机制与转化成熟度不匹配。人类数据很少提供固定时间点配对组织和灌注液，限制候选标志物跨场景可转移性。衰老信号易受脂肪变性和代谢病史混杂。灌注方案和读数跨中心变异，结局定义和随访窗口未充分协调。
7.2 Priorities for future studies
实际下一步是建立大型配对组织–液体生物样本库，链接基线供体活检与连续灌注液和移植后样本。采样窗口应区分即时获取损伤与持续功能恢复。昼夜节律和预分析因素需关注，尤其代谢组学。单细胞和空间组学可加强活检解释并帮助确定靶向检测采样位置。方法学问题包括分带、时机、衰老与疾病关系、检测可行性。有效检测应在数小时内返回结果，超越年龄和脂肪变性，并在时间兼容机器灌注流程中测试。未来研究应结合多组学与线粒体状态功能测量，包括呼吸、ATP产生、氧化还原比、mtDNA损伤和动态代谢物轨迹。配对组织、灌注液和胆汁采样可帮助确定组学线粒体信号反映基线衰老、获取损伤还是代谢恢复能力。
8 Conclusion
肝脏衰老最好理解为相互作用易感性集合，涉及代谢重塑、氧化还原储备下降、蛋白质稳态应激、炎症敏化和应激后恢复受损，而非随实际年龄均匀下降。线粒体易感性提供统一生物学界面，但不意味着肝脏衰老可还原为单一线粒体缺陷。该框架解释相似实际年龄或组织学表现的衰老肝脏在代谢、毒物或移植相关应激下行为不同。证据不均，啮齿类和非人灵长类提供机制支持，人类整合基线多组学有限。移植和机器灌注是有用应激暴露场景，但不应替代基线衰老生物学或作为验证临床决策工具。模块化解释组织现有组学发现，可指导聚焦移植物评估、风险分层假设和干预假设。
