首頁 資訊 Nature系列重磅論文:首次全面總結(jié)細(xì)胞衰老和組織衰老的標(biāo)志物

Nature系列重磅論文:首次全面總結(jié)細(xì)胞衰老和組織衰老的標(biāo)志物

來源:泰然健康網(wǎng) 時(shí)間:2024年12月12日 13:57

細(xì)胞衰老是一種穩(wěn)定的細(xì)胞周期停滯狀態(tài),在人類、小鼠和其他一些物種中,衰老細(xì)胞的積累已被證明可加速多種疾病的發(fā)生。

衰老受各種內(nèi)在和外在因素的影響,早在胚胎發(fā)生期間就可以觀察到衰老。盡管衰老在組織修復(fù)、傷口愈合和胚胎發(fā)育過程中是一種重要的生理程序,但在其他情況下,它通常是隨機(jī)應(yīng)激的結(jié)果,要么是急性發(fā)生的,要么是長期積累的。例如,許多抗癌療法對健康的非癌細(xì)胞具有誘導(dǎo)衰老的不良作用,從而導(dǎo)致局部和全身炎癥。

盡管組織中驅(qū)動細(xì)胞衰老的機(jī)制尚不完全清楚,但有證據(jù)表明,衰老細(xì)胞的積累與慢性炎癥有關(guān),并導(dǎo)致組織功能障礙。衰老細(xì)胞隨著年齡的增長而積累的原因(是產(chǎn)生更多的衰老細(xì)胞還是衰老細(xì)胞清除減少)目前還沒有得到很好的理解。一些證據(jù)表明,免疫系統(tǒng)清除衰老細(xì)胞的能力隨著年齡的增長而下降,這也導(dǎo)致它們在組織中積累。

近年來,科學(xué)家對揭示細(xì)胞衰老的生理功能和病理后果及其潛在分子機(jī)制的興趣日益濃厚。然而,體內(nèi)衰老細(xì)胞的鑒定、表征和分離面臨著相當(dāng)大的挑戰(zhàn),部分原因是技術(shù)上的復(fù)雜性,導(dǎo)致對哺乳動物細(xì)胞衰老的了解過于片面。這其中一個(gè)關(guān)鍵的挑戰(zhàn)是缺乏細(xì)胞衰老的特定標(biāo)記,因?yàn)閹缀跛幸呀?jīng)提出的標(biāo)記都可能在特定背景下(例如,細(xì)胞類型,衰老類型)缺失,或者它們可以存在于非衰老細(xì)胞中。此外,缺乏被廣泛接受的衰老表型定義進(jìn)一步阻礙了這一領(lǐng)域的進(jìn)展。

美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)細(xì)胞衰老網(wǎng)絡(luò)(SenNet)聯(lián)盟旨在利用最先進(jìn)的單細(xì)胞技術(shù),繪制人類和小鼠一生中多種組織中的衰老細(xì)胞圖譜。SenNet的生物標(biāo)志物工作組觀察到,在衰老和與年齡相關(guān)的條件下,科學(xué)文獻(xiàn)中關(guān)于各種組織中細(xì)胞衰老的反復(fù)出現(xiàn)的問題,即細(xì)胞狀態(tài)注釋過度簡化的趨勢,由于缺乏普遍接受的細(xì)胞衰老定義而加劇。而且,相當(dāng)一部分文獻(xiàn)嚴(yán)重依賴于均質(zhì)組織樣本的分析,大大忽視了不同細(xì)胞類型的獨(dú)特屬性。

2024年6月3日,來自美國國立衛(wèi)生研究院SenNet聯(lián)盟的多位教授在Nature Reviews Molecular Cell Biology(IF=112)雜志發(fā)表題為“SenNet recommendations for detecting senescent cells in different tissues”的文章。

在這篇專家推薦中,研究團(tuán)隊(duì)首先介紹細(xì)胞衰老的九大標(biāo)志。隨后,研究團(tuán)隊(duì)探討了正常衰老和疾病過程中,14種組織中的衰老標(biāo)志物,并指出目前識別組織衰老細(xì)胞的挑戰(zhàn)。最后,研究團(tuán)隊(duì)提出了使用衰老標(biāo)記物、人工智能和循環(huán)標(biāo)記物和技術(shù)來識別和表征衰老細(xì)胞的建議。

細(xì)胞衰老的標(biāo)志

衰老細(xì)胞的特征是缺乏增殖和抗凋亡途徑上調(diào)。它們分泌大量趨化因子、細(xì)胞因子、生長因子和蛋白酶,稱為 衰老相關(guān)分泌表型(SASP)。細(xì)胞衰老的其它特征是染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化、代謝適應(yīng)、受損大分子的積累和基因組不穩(wěn)定性。值得注意的是,單個(gè)標(biāo)志的存在不足以定義衰老狀態(tài),因?yàn)樗鼈円部梢栽谄渌?xì)胞狀態(tài)中找到。因此,需要存在多個(gè)標(biāo)志才能識別衰老細(xì)胞。在本節(jié)中,重點(diǎn)介紹了已知的九種主要衰老標(biāo)志。

圖1 細(xì)胞衰老的標(biāo)志

1、細(xì)胞周期停滯

許多衰老細(xì)胞會積累CDK2抑制劑CDKN1A和CDK4/6抑制劑CDKN2A,導(dǎo)致RB家族蛋白持續(xù)低磷酸化,抑制E2F轉(zhuǎn)錄因子,下調(diào)增殖標(biāo)志物MKI67,隨后導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯。這種阻滯是由多種因素造成的,包括E2F靶基因的染色質(zhì)變化和核糖體生物發(fā)生缺陷。然而,目前還沒有特定的標(biāo)志物專門指示衰老細(xì)胞周期阻滯。例如,RB和p53的激活(在人類中由TP53編碼,在小鼠中由Trp53編碼)也發(fā)生在其他形式的細(xì)胞周期阻滯中,CDKN2A在某些非衰老細(xì)胞中也有表達(dá)。因此,檢測與衰老相關(guān)的細(xì)胞周期阻滯需要量化多種因素和特征。

2、SASP

衰老細(xì)胞會分泌多種促炎細(xì)胞因子、趨化因子、白細(xì)胞介素(如 IL-6、IL-1α 和 IL-1β)、細(xì)胞生長調(diào)節(jié)劑、蛋白酶及其抑制劑、血管生成因子和不溶性因子,如纖連蛋白、膠原蛋白和層粘連蛋白,以及其他炎癥分子,如 GDF15、TGFβ1 和 IFNγ,統(tǒng)稱為 SASP。SASP的組成和強(qiáng)度可能因衰老持續(xù)時(shí)間、衰老刺激的來源和特定細(xì)胞類型而異。單細(xì)胞 RNA 測序揭示了 SASP 因子表達(dá)的細(xì)胞間差異很大。衰老可以傳遞到鄰近細(xì)胞,這種現(xiàn)象通常稱為繼發(fā)性衰老。已描述了兩種傳遞機(jī)制:旁分泌衰老由 SASP 介導(dǎo),而近分泌衰老涉及細(xì)胞與細(xì)胞之間的直接接觸,由 NOTCH1–JAG1 信號傳導(dǎo)介導(dǎo)。

3、核變化

衰老細(xì)胞的細(xì)胞核經(jīng)歷了具有重要功能意義的實(shí)質(zhì)性變化。組蛋白的翻譯后修飾和DNA甲基化變化有助于衰老過程中異染色質(zhì)的全局丟失和局部異染色質(zhì)的增加、LINE-1的激活和衰老相關(guān)膨脹(SADS)的出現(xiàn)。Lamin B1 (LMNB1)的缺失導(dǎo)致了Lamin相關(guān)結(jié)構(gòu)域的缺失和基因表達(dá)的改變。癌基因誘導(dǎo)的衰老的特征是形成衰老相關(guān)的異色灶(SAHF),這是可見的DAPI密集灶,由Lys9位點(diǎn)三甲基化的組蛋白H3修飾的染色質(zhì)核(H3K9me3)和H3K27me3修飾的染色質(zhì)殼組成。這種表型可以在細(xì)胞培養(yǎng)的其他形式的衰老中觀察到,例如復(fù)制性衰老,盡管程度較輕。據(jù)報(bào)道,PML核小體通過調(diào)節(jié)E2F因子介導(dǎo)衰老。HMGB1是一種高遷移性蛋白家族的蛋白,參與染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因表達(dá)的調(diào)控,在細(xì)胞衰老過程中從細(xì)胞核釋放到細(xì)胞外環(huán)境。它在細(xì)胞外的存在對免疫細(xì)胞來說是細(xì)胞應(yīng)激或損傷的信號。

4、細(xì)胞表面標(biāo)志

已經(jīng)研究了幾種蛋白作為細(xì)胞培養(yǎng)和組織中使用可誘導(dǎo)的CDKN2A或CDKN1A表達(dá)系統(tǒng)(DEP1, NTAL, EBP50, STX4, VAMP3, ARMCX3, B2MG, LANCL1, PLD3和VPS26A)鑒定衰老細(xì)胞的潛在標(biāo)記。此外,DPP4、TNFRSF10D(也稱為CD264)、NOTCH1、NOTCH3、CD36、氧化Vimentin、ICAM1、uPAR、CD274、PDL2和MHC I類分子也被用作衰老的標(biāo)記物。

5、細(xì)胞形態(tài)的變化

在細(xì)胞培養(yǎng)中,衰老細(xì)胞會發(fā)生明顯的形態(tài)變化:它們變得扁平、增大和空泡化,并且可能顯示多個(gè)或增大的細(xì)胞核。衰老細(xì)胞建立細(xì)胞質(zhì)橋,使它們能夠通過直接的細(xì)胞間蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移向鄰近細(xì)胞發(fā)出信號。培養(yǎng)中的衰老細(xì)胞已被觀察到顯示增大的細(xì)胞核、核起泡和細(xì)胞質(zhì)染色質(zhì)碎片 (CCF) 的形成。CCF 是由染色質(zhì)通過核膜起泡而產(chǎn)生的,而這種起泡是由核層完整性受損介導(dǎo)的,并通過 cGAS-STING 通路觸發(fā)干擾素反應(yīng)。

6、溶酶體含量增加

在衰老細(xì)胞中,溶酶體的數(shù)量和大小都會增加。這種增加主要包括含有不可消化的自發(fā)熒光物質(zhì)的溶酶體,例如脂褐素,它是氧化蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和金屬的聚集體,會積聚并可通過組織化學(xué)染色蘇丹黑 B 檢測出來。溶酶體質(zhì)量的增加與衰老相關(guān)的 β-半乳糖苷酶(SA-β-gal) 活性有關(guān)。

7、代謝適應(yīng)

衰老細(xì)胞的特點(diǎn)是產(chǎn)生能量的氧化代謝增強(qiáng),超過增殖細(xì)胞,從而維持對細(xì)胞生存至關(guān)重要的 ATP 消耗蛋白質(zhì)應(yīng)激途徑 。線粒體功能障礙的許多驅(qū)動因素也會導(dǎo)致細(xì)胞衰老。這些驅(qū)動因素包括線粒體 DNA ( mtDNA ) 的耗竭和突變、電子傳遞鏈的抑制劑、HSPA9 的丟失、SIRT3 和 SIRT5 的丟失以及復(fù)合物 I 組裝的中斷。線粒體功能障礙相關(guān)的衰老主要是由細(xì)胞漿 NADH 的積累引起的,導(dǎo)致 ATP 耗竭和 AMPK激活以及細(xì)胞周期停滯。

衰老細(xì)胞的特征還在于活性氧 (ROS) 生成增加,主要由功能失調(diào)的線粒體產(chǎn)生。細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外的 ROS 均可促進(jìn)衰老的誘導(dǎo)和穩(wěn)定細(xì)胞周期停滯。衰老細(xì)胞中的部分線粒體表現(xiàn)出線粒體外膜通透性,mtDNA 由此釋放到細(xì)胞質(zhì)中,從而促進(jìn) SASP 。

8、DNA損傷

為應(yīng)對 DNA 損傷,細(xì)胞會激活 DNA 損傷反應(yīng) (DDR)。DDR 通過 ATM 介導(dǎo)和 ATR 介導(dǎo)的 p53 穩(wěn)定化觸發(fā)細(xì)胞衰老,從而激活 CDKN1A 以停止細(xì)胞周期進(jìn)程。持續(xù)的 DDR 還會觸發(fā) SASP 。DNA 損傷位點(diǎn)的組蛋白 H2AX(稱為 γH2AX)的 Ser139 磷酸化促進(jìn)了檢查點(diǎn)因子和 DNA 修復(fù)因子的聚集,包括 TP53BP1、MDC1、NBS1 和磷酸化的 SMC1;在衰老的成纖維細(xì)胞中也可以觀察到 RAD17 的磷酸化。在衰老過程中,端粒DNA損傷和磨損已被證明會導(dǎo)致與端粒共定位的 DDR 焦點(diǎn)(例如 γH2AX 和 TP53BP1)的形成,稱為端粒相關(guān)焦點(diǎn) (TAF )。

9、抗凋亡途徑的上調(diào)

衰老細(xì)胞通常表現(xiàn)出參與抗凋亡途徑的蛋白上調(diào)。RNAi靶向生存途徑因子(ABL1、EFNB1、BCL2L1、EFNB3、SERPINB2和PI3K),顯示衰老細(xì)胞的活力比非衰老細(xì)胞更大程度地降低。

組織中的衰老標(biāo)志物

在本節(jié)中,重點(diǎn)討論了在正常衰老和衰老相關(guān)疾病的背景下,對小鼠和人體組織中衰老標(biāo)志物的理解。該研究的重點(diǎn)是利用多種特征來支持細(xì)胞衰老的存在。按組織分類標(biāo)記的數(shù)據(jù)庫包含來自224篇同行評審論文和328種標(biāo)記物的信息,涵蓋了14種小鼠和人體組織,以及循環(huán)標(biāo)記物。

表 1列出了數(shù)據(jù)庫中記錄的三種或更多種組織中的衰老標(biāo)記物。總的來說,這些標(biāo)記代表了9個(gè)衰老標(biāo)志中的6個(gè),其中SASP最具代表性。在SASP中,IL-6、TNF、IL-1α、IL-1β、SERPINE1(也稱為PAI-1)和tgf - β1已在十多個(gè)組織中被報(bào)道。值得注意的是,CDKN2A和CDKN1A是細(xì)胞周期阻滯的主要標(biāo)記物。H2AX是評估組織間DDR最常用的標(biāo)記物,其次是端粒長度和TAF。SA-β-gal染色顯示11個(gè)組織中溶酶體含量增加,5個(gè)組織和7個(gè)組織中分別記錄了LMNB1和核HMGB1缺失所證明的核變化??沟蛲鲆蜃覤CL2在4個(gè)組織中上調(diào)。

表 1 在三種或更多組織中描述的細(xì)胞衰老標(biāo)志物

除了標(biāo)記優(yōu)先級之外,不建議使用單個(gè)標(biāo)記來確定細(xì)胞的衰老狀態(tài),因?yàn)榇嬖诔渥愕乃^假陽性衰老的證據(jù)(框1)。因此,專家建議是要求在同一細(xì)胞中存在多個(gè)衰老標(biāo)志,如框2所述。隨后,進(jìn)一步討論了衰老和疾病中每個(gè)組織中存在的衰老標(biāo)志物的主要發(fā)現(xiàn)。

框1 在體內(nèi)組織中識別和表征衰老細(xì)胞的關(guān)鍵挑戰(zhàn)

框2 關(guān)于使用衰老標(biāo)志物的建議

1、心血管系統(tǒng)

多項(xiàng)研究表明,在衰老和心血管疾病背景下,各種心血管細(xì)胞譜系(如心肌細(xì)胞、心臟間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞、心臟成纖維細(xì)胞和心臟祖細(xì)胞)中都存在衰老相關(guān)標(biāo)記物的積累。

在正常衰老過程中,小鼠心肌細(xì)胞積累了以下衰老相關(guān)標(biāo)志物:TAF、周期蛋白依賴性激酶抑制劑(CDKN1a、CDKN2B(也稱為p15INK4b)和CDKN2a)、SA-β-gal活性、SADS和促纖維化SASP。在小鼠中,衰老的心臟間充質(zhì)間質(zhì)細(xì)胞鑒定為PTPRC-PECAM1-ATXN1+PDGFRA+(也稱為CD45-CD31-SCA1+ PDGFRA+)的克隆生成和增殖能力下降,這與Cdkn1a, Cdkn2b和Cdkn2a和SASP因子的mRNA表達(dá)增加有關(guān)。在人類中,定義為KIT+PECAM1-PTPRC-(也稱為c-kit+CD31-CD45-)的心臟祖細(xì)胞顯示CDKN2A水平增加,SA-β-gal活性增加,γH2AX灶減少。血管衰老的特征是動脈增厚、僵硬和內(nèi)皮功能障礙。多種衰老相關(guān)標(biāo)志物,包括細(xì)胞周期抑制劑(Cdkn2a、Cdkn1a和Trp53)、DNA損傷灶和SASP因子,在衰老小鼠的主動脈中上調(diào)。內(nèi)皮細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞是主動脈的主要細(xì)胞類型,在小鼠衰老過程中表現(xiàn)出衰老相關(guān)的標(biāo)志物。

小鼠心肌梗死與衰老相關(guān)標(biāo)志物(如CDKN2A和CDKN1A)、SA-β-gal活性、TAF表達(dá)增加以及小鼠心肌細(xì)胞和心肌成纖維細(xì)胞中SASP成分表達(dá)增加有關(guān)。在人類和小鼠模型中,衰老相關(guān)標(biāo)志物也被發(fā)現(xiàn)存在于血管疾病,如動脈粥樣硬化、腹主動脈瘤和胸主動脈瘤。在小鼠動脈粥樣硬化模型(Ldlr -/-)中,晚期動脈粥樣硬化病變表現(xiàn)為SA-β-gal表達(dá)和Cdkn2a和典型SASP成分上調(diào)。此外,在人類中,從動脈粥樣硬化斑塊中分離的血管平滑肌細(xì)胞也表達(dá)衰老相關(guān)標(biāo)志物,包括CDKN1A、CDKN2A和SA-β-gal活性。衰老相關(guān)的標(biāo)志物,包括CDKN1A、p53、端粒相關(guān)的總γ - h2ax和γ - h2ax (TAF)以及SASP因子,也在胸主動脈瘤和腹主動脈瘤的人和小鼠模型中被觀察到。

2、免疫系統(tǒng)

免疫衰老導(dǎo)致機(jī)體對感染性疾病的易感性增加,對疫苗的反應(yīng)性降低。這種表型可能涉及免疫細(xì)胞衰老,特別是在T細(xì)胞中。研究表明,免疫細(xì)胞,包括單核細(xì)胞和組織內(nèi)巨噬細(xì)胞,是SASP因子如IL-1α、IL-1β、IL-6、TNF和HMGB1的主要產(chǎn)生細(xì)胞。由于SASP的特征與免疫細(xì)胞的特征重疊,因此必須確定能夠區(qū)分活化的常駐免疫細(xì)胞和真正的衰老細(xì)胞的標(biāo)記物。這一未滿足的需求仍然是該領(lǐng)域的一個(gè)重大空白,對免疫系統(tǒng)衰老的研究提出了挑戰(zhàn)。

組織駐留免疫細(xì)胞,如巨噬細(xì)胞、2型先天淋巴樣細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、B細(xì)胞和效應(yīng)記憶T細(xì)胞依靠增殖來維持自身功能。這些細(xì)胞亞群中的每一個(gè)都表現(xiàn)出與年齡相關(guān)的功能障礙,并產(chǎn)生與SASP因子重疊的促炎細(xì)胞因子,從而為年齡和衰老對免疫細(xì)胞的影響提供了證據(jù)。最近對老年人血小板的研究發(fā)現(xiàn),SELP (CD62P)、CD40LG和CD63水平升高,表明存在與年齡相關(guān)的血小板活化增加。具有高SA-β-gal活性的CD8A+ T細(xì)胞亞群(也表現(xiàn)出端粒功能障礙介導(dǎo)和Cdkn2a介導(dǎo)的衰老特征)和CD8A+效應(yīng)記憶T細(xì)胞顯示由p38 MAPK調(diào)節(jié)的SASP。

使用大量外周單核血細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄和翻譯測量已經(jīng)鑒定出各種細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子,包括CDKN2A、p53、CDKN1A、CDKN1B和p38 MAPK,其中一些標(biāo)記物的變化與衰老和/或各種慢性疾病有關(guān)。從老年小鼠和缺乏ERCC1(一種關(guān)鍵的DNA修復(fù)蛋白)的小鼠血液中分離的CD3+ T細(xì)胞表現(xiàn)出多種衰老標(biāo)志物水平升高,包括Ccl2、Tnf、Il1b、Inhba、Spp1、Cdkn2a和Cdkn1a。相比之下,疫苗激活的小鼠CD8A+ T細(xì)胞轉(zhuǎn)移到新小鼠后,在原小鼠的壽命之外仍能保持功能和增殖能力,這表明衰老的決定因素不隨T細(xì)胞轉(zhuǎn)移,而可能來自新宿主。同樣值得注意的是,由于表達(dá)CDKN2A的外周單核血細(xì)胞似乎不能在低溫保存中存活,因此定量PCR (qPCR)測定外周T細(xì)胞中CDKN2A mRNA水平的方法主要使用從新鮮血液中分離的CD3+細(xì)胞來確保衰老亞群的特征。最近,有報(bào)道稱循環(huán)衰老的髓樣細(xì)胞會驅(qū)動神經(jīng)變性和腦炎癥。

3、骨髓

骨髓具有動態(tài)的組織微環(huán)境,依賴于間充質(zhì)干細(xì)胞、造血干細(xì)胞和其他細(xì)胞的增殖和分化。骨髓血管細(xì)胞、間充質(zhì)細(xì)胞和小梁細(xì)胞群之間的生理平衡支持適當(dāng)?shù)脑煅杉?xì)胞生態(tài)位,這是產(chǎn)生不同血細(xì)胞譜系所必需的。研究已經(jīng)確定癌基因誘導(dǎo)、輻射誘導(dǎo)和衰老誘導(dǎo)會使骨髓衰老細(xì)胞積累。這些細(xì)胞存在于不同的組織室中,與正常細(xì)胞相比,它們的功能受損,從而導(dǎo)致免疫系統(tǒng)衰退、骨質(zhì)疏松和癌癥等疾病。

在小鼠急性髓性白血病模型中,骨髓細(xì)胞qPCR顯示衰老標(biāo)志物Cdkn2a、Cdkn1a和SASP因子上調(diào),Lmnb1下調(diào)。在輻照誘導(dǎo)的衰老模型中,SA-β-gal活性陽性的細(xì)胞比例,以及標(biāo)記Cdkn2a、Cdkn1a和幾種SASP因子的比例都顯著上調(diào)。與小鼠類似,在老年人的骨髓樣本中也發(fā)現(xiàn)了骨髓衰老的標(biāo)記。通過qPCR分析,含骨和骨髓組織的針活檢顯示CDKN2A和CDKN1A水平升高,SASP隨著年齡的增長而增加。單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)顯示CDKN1A、TGFB1和SASP因子也隨年齡顯著增加。

4、中樞神經(jīng)系統(tǒng)

人類和小鼠的有絲分裂后細(xì)胞和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的祖細(xì)胞類型,包括神經(jīng)元、小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞譜系細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞,在衰老和疾病的背景下表現(xiàn)出衰老相關(guān)的細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子(CDKN2A、TP53和CDKN1A)和SASP因子(CCL2、IL1A、IL1B、IL6、MMP1、MMP3、SERPINE1、SPP1和TNF)的組合過表達(dá)。SA-β-gal活性水平升高、凋亡(Bcl2)和DNA損傷(γ - h2ax和磷酸化p38 MAPK)調(diào)控因子的表達(dá)以及LMNB1的下調(diào)是年齡相關(guān)或神經(jīng)退行性相關(guān)的神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞的額外特征。衰老細(xì)胞的藥理學(xué)和藥理學(xué)清除小鼠模型已被用于驗(yàn)證這些標(biāo)記和相應(yīng)的衰老或病變表型的調(diào)節(jié)。重要的是,衰老小鼠和人類大腦中衰老的復(fù)雜異質(zhì)性保證了細(xì)胞類型特異性和區(qū)域特異性的表征。

大腦衰老的衰老譜也發(fā)現(xiàn)于受神經(jīng)退行性病變影響的組織,如阿爾茨海默病和帕金森病。阿爾茨海默病個(gè)體大腦的單核測序顯示,興奮性神經(jīng)元中的衰老標(biāo)記與Tau病理一致,CDKN2D通過計(jì)算被確定為阿爾茨海默病的顯著衰老標(biāo)記。阿爾茨海默病組織中內(nèi)皮細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞中的SERPINE1、CDKN2A、CDKN2D、CDKN1A、IL-1β、IL-6和CXCL8水平也高于對照腦組織。

與健康人的大腦相比,帕金森病患者的黑質(zhì)中SATB1(一種CDKN1A抑制因子)水平降低,CDKN2A、MMP3、IL-6、IL-1α和CXCL8水平升高,表明衰老負(fù)擔(dān)增加。最后,小鼠氧化應(yīng)激(包括輻射)、代謝和炎癥應(yīng)激(包括肥胖和酒精中毒)模型概括了小鼠大腦中年齡相關(guān)和疾病相關(guān)衰老的特征,其特征是CDKN2A、CDKN2D、CDKN1A、p53、IL-1α、IL-1β、IL-6和SA-β-gal表達(dá)增多。

5、脂肪組織

脂肪組織中衰老細(xì)胞的積累與衰老和年齡相關(guān)疾病的組織功能障礙有關(guān)。人和小鼠脂肪組織中的衰老細(xì)胞的特征是CDKN2A和CDKN1A的表達(dá),SA-β-gal活性升高,DNA損傷(γ - h2ax)和細(xì)胞增殖阻滯(MKI67),以及SASP因子的表達(dá),包括IL-6、CXCL8(也稱為IL-8)、IL-1β、TNF、CCL2、SERPINE1、MMP3和MMP12。

來自老年供體(人和小鼠)的脂肪組織來源的間充質(zhì)干細(xì)胞表現(xiàn)出衰老特性和受損的再生潛力。一項(xiàng)單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究發(fā)現(xiàn),老年小鼠脂肪組織來源的間充質(zhì)干細(xì)胞中存在Cdkn1高衰老樣細(xì)胞群,并伴有Il6、Il15、Vegfa、Cxcl2、Ccl2和Cxcl1的上調(diào)。值得注意的是,在自然衰老和肥胖中,Cdkn1高表達(dá)細(xì)胞的積累比Cdkn2高表達(dá)細(xì)胞的積累更多,這表明脂肪組織中衰老細(xì)胞群的異質(zhì)性和復(fù)雜性。

成熟的人類脂肪細(xì)胞在肥胖和高胰島素血癥刺激下經(jīng)歷衰老,表現(xiàn)出過早衰老的轉(zhuǎn)錄組和分泌特征,包括CDKN2A、CDKN1A和CCND1基因表達(dá)上調(diào),HMGB1和HMGB2基因表達(dá)下調(diào)。此外,SASP蛋白CXCL8、SERPINE1、CXCL2和MMP14的分泌增加。隨著衰老和肥胖,來自衰老細(xì)胞的SASP因子上調(diào)脂肪免疫細(xì)胞中的CD38,從而降低NAD+水平,從而導(dǎo)致代謝功能障礙增加和整體健康水平下降。肥胖時(shí),TNSF8+PDCD1+CD44+CD4+ T細(xì)胞在脂肪組織中積累,呈現(xiàn)衰老特征,SPP1、CDKN2A、CDKN1A表達(dá)增加,SATB1、DUSP10、EEF1A表達(dá)減少。

此外,在衰老等條件下,脂肪組織中某些標(biāo)志物的表達(dá)與衰老呈正相關(guān),包括IFI27、INHBA、BDNF、NRIP1和CCAR2。相比之下,KL、SIRT1、SREBF1、GDF15、MDM2、RRAD和GBP1等標(biāo)記物被報(bào)道為脂肪組織細(xì)胞衰老的負(fù)調(diào)控因子。

6、腎臟

在健康衰老和腎病期間,在幾種人類和小鼠腎細(xì)胞類型中觀察到衰老。小鼠腎小球內(nèi)皮細(xì)胞和近端小管上皮細(xì)胞(TECs)隨著年齡的增長而衰老,SA-β-gal染色和Cdkn2a表達(dá)增加。衰老的腎小球內(nèi)皮細(xì)胞過表達(dá)CDKN1A、TP53BP1、γ -h2ax以及SERPINE1。Serpine1過表達(dá)導(dǎo)致足細(xì)胞脫離和凋亡,導(dǎo)致腎小球硬化。老年小鼠腎臟衰老足細(xì)胞過表達(dá)衰老標(biāo)志物和SASP因子,包括Irf5、Cebpb、Jdp2、Ccl2、Ccl3、Ccl5、Ccl8、Mmp12、Mmp13和Gsk3b。Il1b、Il6和Mmp13在老年小鼠腎臟中也上調(diào)。在急性腎損傷、糖尿病腎病、腎小球腎病、慢性腎病和慢性缺血性腎損傷的小鼠模型中也觀察到衰老細(xì)胞。不同腎臟疾病動物模型均表現(xiàn)出SA-β-gal活性升高,Cdkn2a、Cdkn1a、Trp53和SASP成分(包括SERPINE1、IL-1β、IL-6、TNF和MMP13)過表達(dá)。SERPINE1在糖尿病早期腎損傷中驅(qū)動腎小球硬化。

大多數(shù)人類腎臟腎病與細(xì)胞加速衰老有關(guān),CDKN2A在tec中過度表達(dá)最多,此外,核CDKN2A水平在腎小球疾病患者的腎小球和間質(zhì)細(xì)胞中升高,在糖尿病腎病患者的小管和足細(xì)胞中升高。值得注意的是,最近的一項(xiàng)研究表明,由于血管和溶血損傷或其他原因,鐵的積累會促進(jìn)腎臟和其他器官的纖維化和衰老。衰老細(xì)胞也持續(xù)積累鐵,即使細(xì)胞外鐵水平在損傷后恢復(fù)正常。

7、肝

細(xì)胞衰老與年齡依賴性肝功能障礙和各種慢性肝病(如纖維化、肝硬化、非酒精性脂肪性肝病、酒精性肝病和慢性肝炎)的發(fā)展有廣泛的關(guān)系。多種肝細(xì)胞類型,包括肝細(xì)胞、肝星狀細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、庫普弗細(xì)胞和膽管細(xì)胞,在衰老和與年齡相關(guān)的疾病中表現(xiàn)出與衰老相關(guān)的標(biāo)記。

對衰老小鼠肝細(xì)胞的研究表明,存在衰老相關(guān)標(biāo)志物,如SA-β-gal、TAF54、核肥大、SADS、LINE-1和SASP因子表達(dá)。盡管對人類肝細(xì)胞衰老的了解比小鼠少,但在人類肝硬化中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了衰老相關(guān)的標(biāo)志物,如SA-β-gal。此外,CDKN1A、CDKN2A的表達(dá)和TAF的存在已在非酒精性脂肪性肝病中被發(fā)現(xiàn),TAF也已在酒精性肝病患者的肝臟中被報(bào)道。

小鼠肝星狀細(xì)胞在肝損傷模型中也顯示出衰老相關(guān)的標(biāo)志物,如SA-β-gal活性和Cdkn1a、Cdkn2a和SASP成分的表達(dá)。原發(fā)性膽汁性肝硬化是一種以慢性進(jìn)行性膽汁淤積和肝功能衰竭為特征的自身免疫性疾病,在膽管細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了衰老相關(guān)標(biāo)志物。

8、肺

CDKN2A是與肺衰老相關(guān)的主要標(biāo)志物。已經(jīng)開發(fā)了各種小鼠模型來研究Cdkn2a驅(qū)動的肺細(xì)胞衰老對外部壓力的反應(yīng)。此外,CDKN1A、p53和γ- h2ax在小鼠和人的肺部也隨著衰老而上調(diào)。此外,研究顯示SERPINE1通過激活纖維化肺病中的p53-CDKN1A-RB1通路誘導(dǎo)小鼠肺泡2型(ATII)細(xì)胞衰老。TGFβ1介導(dǎo)肺細(xì)胞衰老,TGFβ1-IL11-MEK-ERK信號傳導(dǎo)介導(dǎo)小鼠衰老相關(guān)的肺纖維化。細(xì)胞外HSP90AA1激活TGFβ1信號,促進(jìn)Trp53和Cdkn1a表達(dá),誘導(dǎo)小鼠和人肺成纖維細(xì)胞衰老。在損傷性衰老小鼠模型中,SASP因子包括細(xì)胞因子(IL-1α、IL-1β、IL-10、TNF、TNFRSF1B和TNFSF12)、趨化因子(CXCL2和CXCL12)和蛋白酶(MMP8和MMP12)顯著上調(diào)。

衰老細(xì)胞的積累也與肺的結(jié)構(gòu)變化有關(guān),通常被稱為“老年性肺氣腫”。最近的研究表明,老年哮喘患者氣道平滑肌細(xì)胞中Trp53和Cdkn1a的表達(dá)增加。

越來越多的證據(jù)表明,肺氣腫疾病肺II型上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的細(xì)胞衰老增加。研究表明,細(xì)胞周期阻滯標(biāo)志物(CDK1A和p53)、SASP因子(CXCL5、CXCL8和VEGFA)、SA-β-gal活性和γ - h2ax的增加與慢性阻塞性肺疾病的細(xì)胞衰老增加有關(guān)。在慢性阻塞性肺疾病小鼠模型中,Cdkn2a介導(dǎo)的衰老也被證明可以調(diào)節(jié)香煙煙霧介導(dǎo)的衰老反應(yīng)。同樣,衰老的肺成纖維細(xì)胞在纖維化肺病的發(fā)病機(jī)制中起著關(guān)鍵作用。血漿中GDF15、IL-6、CRP和TNFRSF1B的上調(diào)與肺間質(zhì)性異常發(fā)生的易感性有關(guān)。在特發(fā)性肺纖維化中,衰老成纖維細(xì)胞的另一個(gè)標(biāo)志是抗凋亡BCL2家族蛋白(如BCL2L2、BCL2和BCL2L1)的表達(dá)增強(qiáng),以及促凋亡蛋白BAK1和BAX1的水平降低。相比之下,最近的研究提供了鐵在小鼠和人類衰老纖維化組織中積累的證據(jù),從而強(qiáng)調(diào)了細(xì)胞代謝在衰老中的作用。鐵螯合療法是否能逆轉(zhuǎn)衰老、纖維化或阻塞性肺病還有待觀察。

9、胰腺

據(jù)報(bào)道,人尸體胰島中SA-β-gal+細(xì)胞比例存在年齡依賴性增加現(xiàn)象。Ⅱ型糖尿病在所有年齡段中顯著增加了這一比例,并伴有更高強(qiáng)度的DNA損傷標(biāo)記TP53BP1。高脂飲食和胰島素受體拮抗劑S961誘導(dǎo)的胰島素抵抗小鼠模型顯示SA-β-gal活性升高,Cdkn1a、Cdkn2a和SASP因子Il1a、Il6、Tnf、Ccl3、Ccl4、Ccl5、Cxcl1和Cxcl10的表達(dá)升高。通過對衰老(SA-β-gal+)和非衰老(SA-β-gal -)小鼠和人胰島細(xì)胞的蛋白質(zhì)組學(xué)分析,證實(shí)了SASP蛋白因子的分泌,并在β-細(xì)胞中描述了一種獨(dú)特的SASP。在Ⅰ型糖尿病(NOD)小鼠模型中,觀察到幾種衰老標(biāo)志物如Cdkn1a、Cdkn2a、H2ax、Il6、Mmp2、Serpine1、Il6和Igfbp3的表達(dá)。其中一些因素也在Ⅰ型糖尿病供體的胰島中被發(fā)現(xiàn)。此外,性別偏倚的胰島β細(xì)胞功能障礙可由一種繼發(fā)于MAFA S64F變異的年輕人的成熟型糖尿病引起,其中轉(zhuǎn)錄因子MAFA中的單個(gè)氨基酸替換導(dǎo)致男性糖尿病和衰老細(xì)胞的積累。這些細(xì)胞的特征是表達(dá)Cdkn1a、Ankrd1、Bcl2a1d、Ccl11、Cd68、Cxcl12和Icam1, SA-β-gal活性,Lmnb1表達(dá)降低,γ-h2ax185表達(dá)升高。

在NOD小鼠的α-細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)了衰老的標(biāo)記,如Cdkn1a、Cdkn2a和核Hmgb1的丟失,盡管其速率低于相同小鼠的β-細(xì)胞。然而,另一項(xiàng)研究沒有在NOD小鼠的α-細(xì)胞或Ⅰ型糖尿病供體的胰腺中發(fā)現(xiàn)任何衰老標(biāo)志物。在胰腺的成年細(xì)胞系中,腺泡細(xì)胞表現(xiàn)出最高的可塑性,允許它們在被稱為腺泡到導(dǎo)管化生的過程中經(jīng)歷去分化或轉(zhuǎn)分化到表達(dá)導(dǎo)管標(biāo)記的胚胎祖表型。在腺泡向?qū)Ч芑^程中,去分化的腺泡細(xì)胞進(jìn)入衰老狀態(tài),其特征是細(xì)胞周期阻滯,p53、CDKN1A、CDKN2A和SA-β-gal活性的誘導(dǎo)。在慢性胰腺炎患者中也發(fā)現(xiàn)了同樣的情況。

在一項(xiàng)對140名無胰腺疾病個(gè)體的死后胰腺的研究中,114人(81%)表現(xiàn)出導(dǎo)管病變,如粘膜細(xì)胞增生,通常與KRAS激活突變相關(guān);導(dǎo)管病變在40歲以后呈增加趨勢。這些KRAS突變也在胰腺導(dǎo)管腺癌的早期階段被發(fā)現(xiàn),在衰老標(biāo)志物如p53、CDKN2A和SMAD4196出現(xiàn)之前。然而,由于這是一項(xiàng)橫斷面研究,這種關(guān)系只是隱含的,需要進(jìn)行縱向研究來證實(shí)這些事件的時(shí)間性。

在一項(xiàng)涉及158例導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀粘液瘤和10例正常對照的研究中,在正常對照中既沒有觀察到SA-β-gal活性,也沒有觀察到SAHF形成。然而,在腫瘤組織中,特別是在低級別發(fā)育不良的情況下,檢測到四種衰老標(biāo)志物(CDKN2A, CDKN2B, SA-β-gal活性和CBX5-γ) 。有趣的是,這些標(biāo)記物在向?qū)Ч軆?nèi)乳頭狀黏液瘤的轉(zhuǎn)變過程中豐度下降。這些發(fā)現(xiàn)表明衰老是在早期腫瘤階段誘導(dǎo)的,可能在防止惡性腫瘤的進(jìn)展中起作用。

10、骨骼

在老年小鼠中,利用磁激活細(xì)胞分選和qPCR技術(shù)在成骨細(xì)胞祖細(xì)胞、成骨細(xì)胞和骨細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了衰老標(biāo)記。成骨細(xì)胞祖細(xì)胞和成骨細(xì)胞除少量SASP因子增加外,Cdkn2a顯著增加。除了Cdkn2a、Cdkn1a和Trp53以及大量SASP轉(zhuǎn)錄增加外,骨細(xì)胞的SADS也隨著年齡的增長而增加。

最近的一項(xiàng)研究使用CyTOF的大量細(xì)胞術(shù)分析了年輕和老年小鼠骨骼中的蛋白質(zhì)水平。骨微環(huán)境中的衰老細(xì)胞主要由CD24+骨系細(xì)胞和晚期成骨細(xì)胞/骨細(xì)胞組成,定義為CDKN2A+ Ki67-BCL2 +和CDKN1A+ Ki67-BCL2 +,其他衰老標(biāo)志物、SASP因子和DNA損傷標(biāo)志物顯著增加。盡管在小鼠中,消除表達(dá)Cdkn2a的破骨細(xì)胞祖細(xì)胞并不能減輕與年齡相關(guān)的骨質(zhì)流失,但破骨細(xì)胞是否也會經(jīng)歷衰老尚不清楚。

在人體骨骼活檢中,與年輕女性相比,老年女性(平均年齡78歲)CDKN2A、CDKN1A和衰老相關(guān)趨化因子(例如,CCL2、CCL3、CCL8和CSF1)的mRNA表達(dá)上調(diào)。在青春期后期,間充質(zhì)干細(xì)胞/祖細(xì)胞經(jīng)歷正常的程序性衰老,這表明巢蛋白表達(dá)的喪失。

小鼠骨折后,來自骨折愈傷組織的細(xì)胞表現(xiàn)出Cdkn1a mRNA表達(dá)的初始增加,隨后Cdkn2a表達(dá)增加,并伴隨著由大量白細(xì)胞介素、NF-κ b下游因子和tgf - β1表達(dá)組成的SASP表達(dá)。局灶性放射治療引起的疾病狀態(tài)也會誘導(dǎo)骨骼衰老,其特征與骨折相似,是Cdkn1a的早期表達(dá)和Cdkn2a的晚期表達(dá)。靶向表達(dá)Cdkn1a而非Cdkn2a的衰老細(xì)胞可以減輕局灶性放療誘導(dǎo)的骨質(zhì)丟失,這表明衰老細(xì)胞亞型之間存在功能異質(zhì)性。

Ⅱ型糖尿病也與骨骼細(xì)胞衰老有關(guān)。在Ⅱ型糖尿病小鼠模型(高脂肪飲食加鏈脲佐菌素)中,骨細(xì)胞富集的樣本顯示Cdkn2a和Cdkn1a的表達(dá)增加,以及主要與NF-κB信號傳導(dǎo)和基質(zhì)金屬蛋白酶相關(guān)的SASP標(biāo)記物。在衰老和上述疾病狀態(tài)下,也可以通過SA-β-gal活性的組織學(xué)染色、SADS和TAF觀察到骨骼細(xì)胞衰老,通常在骨嵌入骨細(xì)胞中。

11、皮膚

皮膚衰老受到暴露于環(huán)境因素(如紫外線輻射)的影響,這使得建立可靠的衰老標(biāo)記具有挑戰(zhàn)性。皮膚衰老是通過表皮和真皮層中SA-β-gal、α-聚焦酶、CDKN2A、CDKN1A和脂褐素的表達(dá)來鑒定的。這種表達(dá)模式與較低的MKI67表達(dá)相關(guān),僅與端粒長度減少輕微相關(guān)。增強(qiáng)衰老的染色質(zhì)畸變是皮膚衰老的共同特征,其特征是TP53BP1和pml的核灶陽性。在曬過的皮膚中,黑素細(xì)胞的衰老率最高,這可以通過CDKN2A的表達(dá)和TAF數(shù)量的增加以及核HMGB1的丟失來確定。

盡管具有很高的可變性(例如,體內(nèi)固有衰老的人成纖維細(xì)胞的SASP包括27種不同的蛋白),但GDF15、TNF、SPP1、TNFRSF1A、FAS、CCL3、IL-15和激活素A表達(dá)與年齡相關(guān)的疾病結(jié)局之間存在關(guān)聯(lián)。在體外培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞、角化細(xì)胞和黑色素細(xì)胞中,經(jīng)典的SASP通常包括IL-6、IL-1α、IL-1β、MMP1、MMP3、MMP9和TNF,而在衰老皮膚的真皮成纖維細(xì)胞中,SASP中發(fā)現(xiàn)了高水平的趨化素。

12、乳腺

TNFRSF11A在衰老過程中表達(dá)增加,通過Cdkn2a導(dǎo)致DNA損傷和衰老。衰老標(biāo)志物在老年小鼠乳腺和培養(yǎng)的原代人乳腺上皮細(xì)胞中均有發(fā)現(xiàn)。Cdkn2a在老齡小鼠(25-32月齡)乳腺基質(zhì)細(xì)胞中的表達(dá)上調(diào)約20倍。免疫染色顯示,隨著年齡的增長,表達(dá)SASP因子COX2的導(dǎo)管頻率增加。炎癥的其他特征,如巨噬細(xì)胞冠狀結(jié)構(gòu)和Cxcl1、Cxcl2、Cxcl16、Csf1、Csf3、Ccl5和Il6,在老年小鼠的乳腺中也升高。

13、卵巢

大多數(shù)關(guān)于卵巢衰老的研究都是在動物模型上進(jìn)行的。卵巢比人體其他器官衰老得更早,因?yàn)榕缘纳彻δ茉?5歲左右開始下降,并在絕經(jīng)時(shí)完全停止。這一衰老過程的特點(diǎn)是配子數(shù)量和質(zhì)量的減少,導(dǎo)致生殖衰老。此外,卵巢表現(xiàn)出年齡依賴性炎癥和纖維化。然而,這些是否與衰老有關(guān)還沒有最終確定。

在高齡生殖小鼠卵巢中,被歸類為衰老的細(xì)胞的特征是Cdkn2a、Cdkn1a、 Serpine1和Hmgb1的表達(dá)增加。此外,這些細(xì)胞表現(xiàn)出溶酶體含量的增加,這可以通過脂褐素聚集體(稱為“聚集體”)的積累和基質(zhì)室中SA-β-gal染色來證明。SASP因子如Ccl8、CCL5和促炎相關(guān)基因Crlf1 的分泌也隨著年齡的增長而增加。

除了生理衰老外,遺傳毒性藥物也會加速生殖衰老,如化療藥物順鉑和阿霉素,會導(dǎo)致SA-β-gal、CDKN2A表達(dá)增加。此外,它們引發(fā)了SASP的成分,如IL-6、Ccl2 和Tgfb1 分泌增加。在卵巢加速衰老的遺傳小鼠模型中,Cdkn2a、Cdkn1a、Il1a和Il1b水平升高。此外,在卵巢功能不全小鼠模型中,觀察到卵巢中SAHF的形成,表現(xiàn)為H3K9me3和CBX5染色升高,HMGA1和HMGA2蛋白表達(dá)升高。

絕經(jīng)后卵巢的單細(xì)胞表達(dá)和染色質(zhì)可及性分析顯示,SASP相關(guān)基因在基質(zhì)細(xì)胞(SERPINE1、TIMP1、TIMP2、IGFBP2、IGFBP3和IGFBP4)、內(nèi)皮細(xì)胞(IGFBP7)和血管周圍內(nèi)皮細(xì)胞(CDKN1A)中表達(dá)。此外,一些CCL和CXCL基因在絕經(jīng)后人類卵巢的免疫細(xì)胞中表達(dá),可能逆轉(zhuǎn)衰老的一些有害影響。

14、胎盤

發(fā)育性衰老是一種程序性的短暫細(xì)胞衰老,在哺乳動物胚胎發(fā)育中起著至關(guān)重要的作用,不僅發(fā)生在胚胎中,也發(fā)生在胎盤中。細(xì)胞滋養(yǎng)細(xì)胞分化為大型間充質(zhì)外滋養(yǎng)細(xì)胞和多核連續(xù)合胞滋養(yǎng)細(xì)胞表現(xiàn)出衰老的幾個(gè)特征,包括復(fù)制潛能的喪失,細(xì)胞周期抑制劑(特別是CDKN1A、CDKN1C、p53和MAPK14)的表達(dá)增加,SA-β-gal活性和脂質(zhì)色素的表達(dá)增加,SAHF形成,AF和SASP因子如IL-6、IL-1β、MMP9、HMGB1、GDF15和tnf介導(dǎo)免疫監(jiān)視和組織重構(gòu)。此外,胞外滋養(yǎng)層細(xì)胞表現(xiàn)出細(xì)胞核增大,合胞滋養(yǎng)層細(xì)胞表現(xiàn)出衰老和老化的特征,如合胞結(jié)增加、纖維蛋白沉積和細(xì)胞骨架重組。此外,合胞滋養(yǎng)層細(xì)胞的線粒體發(fā)生形態(tài)和功能變化,其特征是體積減小和ATP產(chǎn)生減少,從而導(dǎo)致ROS產(chǎn)生增加,以適應(yīng)胎盤中氧張力的變化。

胎盤也可能在不良妊娠結(jié)局中加速或過早衰老,如先兆子癇和胎兒生長受限。與正常胎兒胎盤相比,限制性胎兒胎盤的端粒更短,CDKN2A和CDKN1A蛋白以及EEF1A1 RNA的表達(dá)水平更高。

15、結(jié)腸

關(guān)于結(jié)腸衰老的信息有限,研究團(tuán)隊(duì)沒有將該組織納入數(shù)據(jù)庫。據(jù)報(bào)道,勻漿組織中衰老小鼠結(jié)腸中幾種衰老標(biāo)記物增加。衰老相關(guān)的組織微環(huán)境促進(jìn)人類結(jié)腸上皮細(xì)胞和人類衍生的結(jié)腸類器官中結(jié)腸癌的形成。

結(jié)論和展望

總的來說,根據(jù)已發(fā)表的人類和小鼠研究資料,研究團(tuán)隊(duì)概述了目前各種組織特異性衰老標(biāo)志物,指出了對這些標(biāo)記理解中的差距。為了彌補(bǔ)這些差距,建議采用包括幾種衰老標(biāo)志的多種標(biāo)記方法并開發(fā)新的衰老特征框架,從而實(shí)現(xiàn)對組織內(nèi)衰老細(xì)胞的準(zhǔn)確識別。

經(jīng)過驗(yàn)證的衰老生物標(biāo)志物的開發(fā)代表了在理解發(fā)育階段、衰老和各種疾病的細(xì)胞衰老方面取得的重要進(jìn)展。這些生物標(biāo)志物不僅有助于識別衰老細(xì)胞內(nèi)潛在的治療靶點(diǎn),還有助于監(jiān)測衰老細(xì)胞的清除。盡管某些標(biāo)志物可能與成熟的衰老相關(guān)特征(如SASP、DNA損傷和炎癥)有相似之處,但它們的全面分類仍在進(jìn)行中。

衰老標(biāo)記與炎癥或纖維化相關(guān)的條件或?qū)嶒?yàn)?zāi)P椭丿B,這是一個(gè)重大的研究挑戰(zhàn)。這種重疊使因果關(guān)系的建立變得復(fù)雜,因?yàn)檫@些標(biāo)記的存在可能意味著同時(shí)發(fā)生的各種生物過程。SenNet 旨在精確定位新的特定衰老標(biāo)志物,使科學(xué)家能夠?qū)⑺鼈兣c衰老過程中可能發(fā)生的其他類型的細(xì)胞變化區(qū)分開來。

此外,正在開發(fā)創(chuàng)新的機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù),以根據(jù)形態(tài)差異區(qū)分衰老細(xì)胞和非衰老細(xì)胞。再加上轉(zhuǎn)基因模式生物和先進(jìn)成像平臺的使用,在不久的將來,人類對細(xì)胞衰老的理解會有很大的提升。

盡管對現(xiàn)有文獻(xiàn)進(jìn)行了全面的搜索,但該專家推薦仍有局限性。具體地說,本文集中討論了衰老標(biāo)志物在個(gè)體組織中用于衰老細(xì)胞的鑒定,建議讀者閱讀更多的綜述文章,包括細(xì)胞衰老、轉(zhuǎn)移性癌癥和內(nèi)分泌疾病之間的聯(lián)系,以及抗衰老藥物的研究現(xiàn)狀。

參考文獻(xiàn):

https://www.nature.com/articles/s41580-024-00738-8

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