CD47在阿霉素诱导的雄性小鼠心脏衰老中的调控作用

《Physiological Reports》：CD47 is a regulator in doxorubicin-induced cardiac aging in male mice

　　

心脏衰老（cardiac aging）是随年龄增长发生的自然过程，导致心脏结构和功能异常。除时间性衰老外，抗癌治疗可加速这一进程。阿霉素（doxorubicin）属蒽环类（anthracycline）抗肿瘤药物，具有显著心脏毒性，包括诱导心脏衰老，但其潜在机制尚未完全阐明。本研究中，研究人员通过生物信息学分析发现，CD47在衰老心脏中表达显著升高。随后，研究人员建立了阿霉素诱导的小鼠心脏衰老模型。阿霉素可增加小鼠心脏中p53、p16和p21的表达，并伴有明显的CD47上调。在AC16心肌细胞中观察到类似效应，阿霉素诱导CD47表达及衰老样表型，包括p16和p21水平升高以及SA-β-gal阳性率增加。利用特异性抗体阻断CD47，在体内（in vivo）和体外（in vitro）均可减轻阿霉素诱导的心脏衰老和心肌细胞衰老，并改善阿霉素诱导的心脏功能障碍。这些结果将CD47确定为阿霉素诱导心脏衰老的功能性介质，并支持CD47阻断作为减轻蒽环类相关心脏功能障碍的潜在策略。

论文解读：CD47在阿霉素诱导的小鼠心脏衰老中的调控作用

心脏衰老是伴随年龄增长的自然过程，以心肌收缩力下降、代谢效率降低、心脏纤维化和肥厚为主要病理特征，并显著增加心力衰竭与心血管疾病风险。除时间性衰老外，癌症治疗亦可加速心脏衰老。阿霉素（doxorubicin）是广泛应用的蒽环类化疗药物，已知可诱导心脏毒性、心脏衰老及心肌细胞衰老。尽管阿霉素可通过嵌入DNA、干扰拓扑异构酶II依赖性DNA修复、促进DNA损伤及破坏染色质等机制造成损伤，但上游损伤如何演变为持续性心脏衰老，以及是否存在类似免疫检查点的膜分子参与，仍不完全清楚。CD47是一种高表达于心脏的跨膜糖蛋白，通过与其配体如信号调节蛋白α（SIRPα）、血小板反应蛋白-1（TSP-1）及整合素相互作用，调节心血管稳态与应激响应，并参与“别吃我”信号、抑制吞噬和胞葬作用。此前研究表明CD47与细胞衰老相关，但CD47是否参与心脏衰老特别是阿霉素诱导的心脏衰老尚属未知。因此，研究人员开展本研究，旨在明确CD47在阿霉素诱导心脏衰老中的表达变化及其功能，并探索CD47阻断作为缓解蒽环类相关心脏功能障碍的潜在策略。

研究人员首先利用基因表达综合（GEO）数据库中的大鼠心脏数据集GSE173360（每组5例，6月龄成年雄性大鼠与24月龄老龄雄性大鼠）和小鼠心脏数据集GSE225576（每组4例，幼年与老龄小鼠）进行生物信息学分析，观察衰老心脏中CD47表达变化。随后，研究人员以6月龄雄性C57BL/6J小鼠为对象，随机分为对照组、阿霉素组、Ligufalimab组（CD47阻断抗体，也称AK117）及阿霉素联合Ligufalimab组，通过每周腹腔注射阿霉素（2.5 mg/kg）连续6周建立心脏衰老模型，并给予Ligufalimab（1 mg/kg）进行干预；超声心动图用于评估左心室射血分数（LVEF）和左心室短轴缩短率（LVFS）。在体外实验中，使用AC16人心肌细胞（源自男性供体，购自中国科学院细胞库）以0.1 μM阿霉素处理48小时诱导衰老样表型，并用Ligufalimab（0.1 μg/mL）干预。主要技术方法包括Western blot、免疫荧光、逆转录定量聚合酶链反应（RT-qPCR）及SA-β-gal染色，用于检测CD47及衰老标志物p53、p16、p21、KI67的表达与细胞衰老状态。

研究结果分为四个部分。第一部分，CD47在衰老大鼠和小鼠心脏中的表达。对GSE173360和GSE225576数据集的分析显示，老龄大鼠和小鼠心脏中CD47表达均显著高于年轻对照组；功能富集分析提示衰老心脏中代谢及心肌收缩相关通路发生显著改变。同时，老龄小鼠心脏中CD47的mRNA和蛋白水平亦显著升高，表明CD47上调是心脏衰老中一个保守的分子特征。第二部分，衰老模型的鉴定与CD47表达水平。在阿霉素处理的小鼠心脏中，衰老相关标志物p53、KI67、p16和p21的mRNA水平显著升高，证实阿霉素诱导心脏衰老模型成功建立。在衰老心脏组织中，CD47的mRNA和蛋白表达均显著增加，提示CD47可能参与心脏衰老过程。第三部分，阻断CD47减轻阿霉素诱导的心脏衰老样变化并改善心功能。给予Ligufalimab抑制CD47后，阿霉素处理小鼠心脏中p21和p16的表达显著下降；超声心动图结果显示，阿霉素组小鼠LVEF和LVFS较对照组明显降低，而联合使用Ligufalimab可显著改善上述心功能指标，表明CD47阻断对阿霉素诱导的心脏功能障碍具有保护作用。第四部分，阻断CD47减轻阿霉素诱导的AC16心肌细胞衰老样变化。在阿霉素处理的心肌细胞中，p16和p21的mRNA水平显著升高，同时CD47的mRNA和蛋白表达增加，且SA-β-gal阳性细胞增多，提示细胞衰老样表型形成。加入Ligufalimab后，p21在mRNA和蛋白水平的表达均显著降低，p16 mRNA水平亦明显下降，SA-β-gal阳性细胞减少，表明CD47阻断可缓解心肌细胞衰老。

在讨论部分，研究人员指出，CD47在心脏衰老中发挥关键作用，其潜在机制可能涉及CD47–SIRPα轴。CD47作为“别吃我”信号，通过抑制巨噬细胞对受损或衰老细胞的吞噬清除，使应激细胞和衰老细胞在心肌中积累，进而引发慢性炎症和组织重塑。阻断CD47可能恢复巨噬细胞介导的胞葬作用，清除衰老细胞，从而减轻衰老相关信号并改善心脏功能。该研究结果支持CD47作为连接细胞应激、免疫清除缺陷与心脏衰老的关键分子。同时，研究人员也承认研究的局限性，包括下游机制尚未完全明确、各心脏细胞类型（心肌细胞、内皮细胞、成纤维细胞和免疫细胞）的相对贡献有待阐明，以及未来需要进一步的人体模型和长期体内研究来评估治疗的安全性与有效性。研究结论指出，CD47是潜在的衰老标志物，也是阿霉素诱导心脏衰老的重要介导因子；阻断CD47可改善阿霉素引起的心脏功能障碍并延缓心脏衰老。然而，该研究仅关注心脏衰老，CD47是否在其他器官衰老中发挥作用仍需进一步探讨。