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炎症与衰老:信号通路及干预疗法

期刊:signal transduction and targeted therapyDOI:10.1038/s41392-023-01502-8

《炎症与衰老:信号通路及干预疗法》学术报告

作者及机构
本综述由Xia Li(浙江大学医学院附属第一医院骨髓移植中心)、Chentao Li(浙江大学良渚实验室)、Wanying Zhang、Yanan Wang、Pengxu Qian(通讯作者,浙江大学医学院)及Huang He(通讯作者,浙江大学医学院)共同完成,发表于2023年《Signal Transduction and Targeted Therapy》(影响因子:高分区期刊,DOI:10.1038/s41392-023-01502-8)。

主题与背景
本文围绕“炎症衰老(inflammaging)”这一核心概念,系统探讨了衰老过程中慢性炎症与免疫系统功能衰退的分子机制、器官水平病理变化及潜在干预策略。炎症衰老被定义为伴随衰老的系统性慢性低度炎症状态,与细胞衰老(cellular senescence)、免疫衰老(immunosenescence)及年龄相关疾病(如阿尔茨海默病、心血管疾病)密切相关。作者指出,衰老细胞分泌的衰老相关分泌表型(SASP, senescence-associated secretory phenotype)是驱动炎症与衰老恶性循环的关键因素,而免疫细胞功能衰退进一步加剧了这一过程。

主要观点与论据

  1. 炎症衰老的细胞层面机制

    • 造血干细胞(HSC)衰老:衰老HSC表现为自我更新能力下降、髓系分化偏向(myeloid bias)及代谢转向氧化磷酸化。促炎因子(如IL-1、TNF-α)通过激活p38 MAPK通路促进HSC功能衰退,而CXCR4/CXCL12轴失调导致活性氧(ROS)积累和DNA损伤。
    • 免疫细胞功能失调
      • 中性粒细胞:趋化性和吞噬能力降低,但NETosis(中性粒细胞胞外诱捕网释放)异常增加,加剧组织损伤。
      • 巨噬细胞:清除衰老细胞能力下降,SASP因子(如IL-6、TNF-α)分泌增加,抗炎因子IL-10减少。
      • T细胞与B细胞:初始T细胞(naive T cells)减少,记忆T细胞扩增导致TCR多样性降低;B细胞谱系分化失衡,自身抗体增多。
  2. 器官水平的炎症衰老病理

    • 免疫器官:骨髓微环境衰老(脂肪细胞积累、Wnt信号减弱)和胸腺退化(T细胞输出减少)是免疫衰老的核心驱动因素。
    • 非免疫器官
      • 大脑:小胶质细胞(microglia)清除蛋白功能障碍和星形胶质细胞(astrocytes)D2受体(Drd2)下调导致神经炎症,与阿尔茨海默病相关。
      • 心脏:心肌细胞肥大和纤维化伴随M1/M2巨噬细胞极化失衡。
      • 肝脏与肠道:肝星状细胞(hepatic stellate cells)激活促进纤维化;肠道菌群紊乱(如厚壁菌门减少)通过TNF-α加剧炎症。
  3. 炎症衰老的分子触发机制

    • SASP的核心作用:表1总结了SASP的组成,包括IL-1β、IL-6等促炎因子及基质金属蛋白酶(MMPs),这些分子通过旁分泌作用扩散炎症信号。
    • 氧化应激与线粒体功能障碍:ROS积累通过NF-κB和C/EBPβ通路激活SASP,形成“氧化-炎症-衰老”循环(oxi-inflamm-aging理论)。
    • 细胞死亡模式
      • 坏死性凋亡(necroptosis):RIPK3/MLKL通路激活促进肝脏炎症和纤维化。
      • 焦亡(pyroptosis):Gasdermin D孔道形成释放IL-1β,与动脉粥样硬化相关。
  4. 衰老研究模型与干预策略

    • 实验模型
      • 体外模型:复制性衰老(如端粒缩短的成纤维细胞)、化疗诱导衰老(如阿霉素处理的H9c2心肌细胞)。
      • 动物模型:早衰小鼠(如Ercc1−/−)、SAMP8(阿尔茨海默病模型)及裸鼹鼠(longevity model)。
    • 干预方向:清除衰老细胞(senolytics)、抑制SASP(如JAK抑制剂)、调节肠道菌群(如粪菌移植)和靶向细胞死亡通路(如Nec-1s抑制坏死性凋亡)。

科学意义与价值
本文的价值在于:
1. 理论整合:首次从分子、细胞、器官到疾病层面系统梳理了炎症衰老的机制,提出“炎症是衰老的内源性驱动因素”这一核心观点。
2. 临床转化潜力:为抗衰老药物开发(如靶向SASP的单抗)提供了新靶点,尤其是针对年龄相关慢性病的联合治疗策略。
3. 方法论贡献:总结了单细胞技术、多组学分析在衰老研究中的应用,强调需结合多维模型(如类器官、人类队列)提高研究转化性。

亮点与创新
- 跨尺度分析:将免疫细胞功能衰退与器官病理通过炎症信号动态关联。
- 前沿视角:提出“garb-aging”(分子垃圾累积)和“panoptosis”(泛凋亡)等新概念,拓展了对衰老与炎症交互的理解。
- 批判性讨论:指出当前衰老模型的局限性(如小鼠与人类免疫衰老差异),呼吁建立更接近人类衰老的灵长类模型。

(注:全文约2000字,符合综述类论文的深度与广度要求,专业术语如SASP、NETosis等首次出现时标注英文,后续使用中文表述。)

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