什么是细胞衰老,它为何对衰老至关重要?
细胞衰老是指细胞在受到损伤或压力后,永久停止分裂的一种状态。这并非被动的“退休”——衰老细胞会变得代谢活跃,并分泌出一系列炎症分子、生长因子和酶,统称为衰老相关分泌表型(SASP)[5][7]。这种SASP会引发周围组织炎症,扰乱正常细胞功能,甚至将邻近的健康细胞也转变为衰老细胞,如同缓慢蔓延的火焰般扩散功能障碍[9]。
几十年来,科学家们一直在争论衰老细胞究竟是衰老过程中无害的副产品,还是真正的致病原因。如今,证据强烈支持后者。在人体组织中,衰老细胞的数量会随年龄增长而增加。2022年一项研究利用深度学习算法分析人类皮肤活检样本中的细胞核形态,发现衰老细胞的比例随年龄增长而上升,且其水平越高,骨质疏松、骨关节炎、高血压和脑梗死的发病率也越高[1]。这直接证明了人类衰老细胞负荷与多种年龄相关疾病之间的关联。
我们如何知道衰老细胞会驱动不同器官的衰老?
证据涉及多个器官系统。在大脑中,阿尔茨海默病患者及动物模型中发现了衰老的胶质细胞(支持细胞)甚至部分神经元。通过药物清除这些衰老细胞,可改善小鼠的记忆力并减少淀粉样斑块[4][11]。在眼部,衰老细胞积聚于小梁网(一种引流组织)和视网膜神经节细胞中,使用衰老细胞清除剂可减少神经细胞死亡,并改善青光眼模型中的视力[3]。
在骨骼肌中,一项2022年利用小鼠单细胞RNA测序的研究发现,特定一群纤维脂肪生成祖细胞(支持肌肉修复的细胞)会随年龄增长而衰老,并高表达衰老标志物p16。用衰老细胞清除药物治疗老年小鼠,可逆转与年龄相关的肌肉变化,并增强肌肉力量[6]。在老年人类肌肉活检中也发现了相同的衰老特征,表明该机制在物种间具有保守性[6]。
血管系统同样受到严重影响。血管壁中的衰老细胞会释放炎症信号,加剧动脉硬化与内皮功能障碍——这是心脏病和中风的关键前兆[8]。这并非仅仅是相关性:当研究人员给老年小鼠服用一种能清除衰老细胞的药物后,它们的血管变得更富弹性,功能也有所改善[8]。
我们能否通过靶向衰老细胞来逆转或延缓衰老?
是的,这是衰老研究领域最令人振奋的进展之一。被称为“衰老细胞清除剂”的药物能选择性清除衰老细胞,而“衰老细胞调节剂”则在不杀死它们的情况下抑制其有害分泌物[10]。在动物研究中,衰老细胞清除剂已成功延长了健康寿命(即无疾病的生命阶段),并改善了多个器官的功能。例如,2024年的一项研究表明,用白细胞介素-4(IL-4)治疗老年小鼠可防止免疫细胞衰老,并将健康寿命提升至与衰老细胞清除剂相当的程度,且两者联用具有叠加效果[2]。
早期人体试验正在进行中。2023年的一篇综述指出,针对骨关节炎、肾脏疾病和肺纤维化等病症,衰老细胞清除干预措施正在接受测试,部分研究显示疼痛减轻、活动能力改善[9]。正如作者所指出的,关键挑战在于证明这些药物能延长健康寿命,而不仅仅是延长寿命[9]。这一领域尚处于起步阶段,但细胞衰老驱动衰老的证据已足够有力,多家制药公司正在开发衰老细胞清除疗法。
本文引用的文献
核形态是细胞衰老的一种深度学习生物标志物。
深度学习分析显示,细胞核形态预测衰老的准确率达95%;人类皮肤活检中衰老细胞数量增多,与骨质疏松、高血压及脑梗死的发病率升高存在相关性。
巨噬细胞中的2型细胞因子信号传导可防止细胞衰老与机体老化
IL-4/STAT6信号通路保护巨噬细胞免受衰老;在老年小鼠中,IL-4治疗改善健康寿命的效果与抗衰老药物相当,且两者联用具有叠加效应。
衰老、细胞衰老与青光眼
在青光眼中,衰老的小梁网细胞、视网膜神经节细胞和血管内皮细胞会逐渐积累;而抗衰老疗法在动物模型中减少了神经细胞死亡,并改善了视力。
衰老、细胞衰老与阿尔茨海默病
在阿尔茨海默病的大脑中发现了衰老的星形胶质细胞、小胶质细胞和神经元;通过基因或药物手段清除这些细胞,可减少小鼠体内的淀粉样蛋白和tau蛋白病理,并改善其记忆功能。
细胞衰老:益处、弊端与未知
衰老细胞会分泌炎症性SASP因子;在肾脏中,衰老虽有助于损伤后的恢复,但也会推动慢性肾脏疾病的进展。
衰老骨骼肌中细胞衰老的特征
在老年小鼠肌肉中,纤维脂肪生成祖细胞进入衰老状态(p16高表达);使用衰老细胞清除疗法可改善肌肉力量。同样的衰老特征也在老年人肌肉中被发现。
细胞衰老
细胞衰老是一种伴随促炎性分泌的稳定增殖停滞状态;它虽能抑制肿瘤,却也会加速衰老及引发与年龄相关的疾病。
细胞衰老诱导血管老化的机制:衰老治疗策略的证据
血管中的衰老细胞通过SASP(衰老相关分泌表型)促进动脉硬化和内皮功能障碍;抗衰老药物改善了老年小鼠的血管功能。
细胞衰老领域的新视野:临床医生的视角
在人类衰老过程中,衰老细胞逐渐积累,并驱动多个器官系统的疾病;目前,针对这些细胞的抗衰老药物(senolytic)和衰老调节药物(senomorphic)正处于早期临床试验阶段,旨在延长健康预期寿命。
使用衰老治疗药物靶向细胞衰老:衰老细胞清除剂与衰老细胞形态调节剂
Senolytics(衰老细胞清除药物)通过靶向抗凋亡通路选择性清除衰老细胞;senomorphics(衰老细胞调节药物)则抑制SASP(衰老相关分泌表型)。这两类药物正被开发用于治疗年龄相关疾病。
脑衰老中的细胞衰老
衰老的胶质细胞以及可能的神经元会促进大脑老化与认知功能下降;在动物模型中,抗衰老治疗改善了小鼠的认知功能。
