STING缺陷不能挽救TERC或TERT端粒酶缺陷小鼠中短端粒介导的衰老表型和寿命

《Cell Reports》：STING deficiency does not rescue short telomere-mediated aging phenotypes and longevity in TERC- or TERT-telomerase deficient mice

　　

环磷酸鸟苷-磷酸腺苷合酶（cGAS）-干扰素基因刺激因子（STING）通路通过诱导炎症通路在响应病毒基因组和内源性DNA副产物中发挥关键作用。最近也提出了其在衰老和对端粒缩短反应中的作用。为了研究其在短端粒相关的年龄相关病理和寿命缩短中的作用，研究人员构建了STING缺陷与端粒酶RNA组分（TERC）或端粒酶逆转录酶（TERT）组分缺陷的双突变小鼠。在这两种端粒酶缺陷小鼠群体中，STING缺陷未能挽救任何主要表型，包括体重下降、不育、多种退行性病理，以及重要的是，Terc或Tert缺陷小鼠逐代进行性下降的最大和中位寿命。这些发现表明STING不介导哺乳动物中短端粒相关的衰老表型。此外，它们对于基于STING抑制的哺乳动物短端粒相关年龄相关疾病的治疗策略具有潜在相关性。

**论文解读：STING缺陷不能挽救端粒酶缺陷小鼠的短端粒介导衰老表型与寿命**

**一、研究背景与问题**
端粒是染色体末端的保护结构，由端粒酶（包括催化亚基TERT和RNA组分TERC）维持其长度。端粒酶在出生后大多数组织中被沉默，随着细胞分裂端粒逐渐缩短，达到临界长度时触发DNA损伤反应（DDR），导致细胞衰老或凋亡，进而限制组织再生并促进衰老。近年来，环磷酸鸟苷-磷酸腺苷合酶（cGAS）-干扰素基因刺激因子（STING）通路被发现在衰老和炎症中发挥关键作用：该通路识别胞质DNA（包括病毒DNA和异常内源性DNA），通过生成第二信使cGAMP激活STING，进而诱导I型干扰素（IFN）和促炎细胞因子，参与衰老相关分泌表型（SASP）。有研究提出，短端粒或功能障碍端粒可产生胞质DNA片段（如端粒环状DNA、线粒体DNA泄漏），从而激活cGAS-STING通路，介导衰老表型。特别是，2025年?erifo?lu等在斑马鱼中发现，STING缺失可挽救端粒酶缺陷导致的早衰和寿命缩短，提示STING可能是短端粒引发衰老的关键中介。然而，这一结论在哺乳动物中是否成立尚不清楚。此外，STING在维持组织稳态（如肠道、代谢、骨骼）中也具有保护作用，因此系统抑制STING可能带来不利影响。本研究旨在明确哺乳动物中STING是否介导短端粒相关的衰老表型和寿命缩短，并评估其作为治疗靶点的潜力。

**二、研究人员开展的研究与结论**
研究人员利用两种经典的端粒酶缺陷小鼠模型（Terc敲除和Tert敲除），分别与STING功能缺失突变（Sting^gt/gt，Goldenticket突变，导致STING蛋白不表达）杂交，构建了逐代（G1-G4）双突变小鼠（Terc^-/-/Sting^gt/gt和Tert^-/-/Sting^gt/gt）。通过系统分析生存率、体重、多组织病理（皮肤、脾脏、骨髓、肠道、睾丸等）、炎症、DNA损伤、细胞增殖、衰老标志物、p53通路激活以及STING通路活性，研究人员发现：在两个独立的小鼠模型中，STING缺陷均未能挽救端粒酶缺陷导致的任何主要表型，包括体重下降、不育、多器官退行性病变、生存期缩短等。相反，STING缺失在某些情况下甚至加重了病变。重要的是，STING信号通路在端粒酶缺陷小鼠中并未被显著激活（pTBK1、pIRF3水平无升高，大多数干扰素刺激基因（ISG）无上调），而p53-p21通路在STING缺乏时仍然正常激活。这些结果明确表明，在哺乳动物（小鼠）中，STING不是短端粒介导衰老表型的主要中介，与斑马鱼中的发现截然不同。该论文发表在《Cell Reports》，对基于STING抑制治疗短端粒相关衰老疾病的策略提出了警示，并强调需考虑物种差异和STING的稳态功能。

**三、主要关键技术方法**
1. **小鼠模型**：使用C57BL/6背景的Terc^-/-和Tert^-/-小鼠，与携带Sting^gt/gt突变（I199N无义突变，无STING蛋白）的小鼠杂交，获得逐代（G1-G4）双突变小鼠，并同步设立野生型、单突变对照。
2. **表型分析**：采用Kaplan-Meier生存曲线评估寿命；连续体重监测；双能X射线吸收测定法（DEXA）检测体成分和骨密度；组织病理学盲法分级（由专业病理学家评估皮肤、脾脏、肠道、睾丸、肝脏等的退行性病变严重程度）。
3. **分子与细胞检测**：通过荧光原位杂交（QFISH）定量外周血白细胞端粒长度；免疫组化检测γH2AX（DNA损伤）、Ki67（增殖）、F4/80（巨噬细胞炎症）、B220/CD3（脾脏淋巴细胞）、p21/p16（衰老）、MPO/TER119（骨髓系）等；Western blot检测p53、TBK1、pTBK1、IRF3、pIRF3；RNA-seq（3′mRNA-seq）分析小肠转录组及基因集富集分析（GSEA）；qPCR验证ISG表达。

**四、研究结果**

**STING缺失不能挽救Terc缺陷小鼠的生存率下降**
通过比较G3/G4 Terc^-/-/Sting^+/+与Terc^-/-/Sting^gt/gt小鼠的生存曲线，发现STING缺失并未延长任何一代的端粒酶缺陷小鼠的最大或中位生存期，也未改善体重降低。STING单独缺失（Terc^+/+/Sting^gt/gt）在雌性中甚至略有降低生存的趋势。

**STING缺失不能挽救Terc缺陷小鼠的退行性表型**
对45周龄小鼠进行多组织病理分析：
- **外周血**：淋巴细胞减少、中性粒细胞增多等异常在STING缺失后未改善。
- **体成分**：DEXA显示脂肪含量和骨密度降低未被挽救。
- **皮肤**：表皮和毛囊萎缩、皮下脂肪减少的严重程度在双突变中未减轻，甚至加重。
- **脾脏**：白髓结构丧失、B细胞（CD45R⁺）减少未见改善。
- **骨髓**：红系（TER119⁺）细胞减少未被挽救。
- **肠道**：小肠和大肠的绒毛萎缩、腺体减少、炎症浸润、DNA损伤（γH2AX⁺）增加、增殖（Ki67⁺）下降均未因STING缺失而缓解。
- **睾丸**：生精小管退化（Sertoli细胞仅综合征）程度无改善。

**Terc缺陷小鼠小肠的基因表达模式在STING缺失后未改变**
RNA-seq显示，Terc^-/-/Sting^+/+与Terc^-/-/Sting^gt/gt之间的差异基因极少，p53信号通路、炎症通路均在两种背景下上调，表明短端粒诱导的转录程序独立于STING。

**p53通路在Terc缺陷小鼠中独立于STING激活**
Western blot和免疫组化证实p53和p21蛋白水平在Terc^-/-/Sting^gt/gt中仍升高，p16表达模式相似，表明STING不是p53通路激活的必要条件。

**STING通路在Terc缺陷小鼠中未被急性激活**
小肠中TBK1、pTBK1、IRF3、pIRF3蛋白水平无升高，qPCR显示大多数典型ISG未上调，仅少数病毒防御基因呈STING依赖性表达，但整体STING通路未活化。

**STING缺失不能挽救Tert缺陷小鼠的生存率下降**
在G4 Tert^-/-/Sting^gt/gt小鼠中，体重降低和生存缩短同样未被挽救。

**STING缺失不能挽救Tert缺陷小鼠的肠道萎缩**
组织病理学显示小肠和大肠的退行性病变（包括DNA损伤增加、增殖下降）在STING缺失后无改善。

**p53通路在Tert缺陷小鼠中独立于STING激活**
p53和p21蛋白水平升高，且p16未表达，与Terc模型一致，表明p53通路激活不依赖STING。

**STING通路在Tert缺陷小鼠中未被激活**
TBK1、pTBK1、IRF3、pIRF3无变化，ISG表达无上调，证实STING信号未在短端粒背景下被激活。

**五、讨论与结论**
讨论部分指出，本研究结果与斑马鱼中的发现（?erifo?lu等，2025）形成鲜明对比，提示物种差异（如斑马鱼更依赖先天免疫，小鼠有更成熟的适应性免疫缓冲）可能解释STING在短端粒表型中的不同作用。此外，STING缺失在某些情况下（如体重、脾脏、皮肤）甚至加重了病变，这与STING在维持组织稳态（如肠道屏障、代谢、神经保护）中的已知功能一致，提示长期STING抑制可能有害。结论明确：在哺乳动物中，短端粒介导的衰老表型和寿命缩短不由STING介导，p53-p21轴是主要的效应通路，且STING通路本身未被短端粒显著激活。因此，基于STING抑制治疗短端粒相关衰老疾病的策略需谨慎评估，尤其要考虑物种差异和STING的稳态保护作用。