肺血管衰老細(xì)胞的SASP：肺動(dòng)脈高壓防治新靶點(diǎn)

韋雅芹，夏世金

復(fù)旦大學(xué)附屬華東醫(yī)院，上海市老年醫(yī)學(xué)研究所，上海 200040

日趨增多的國家正在面臨不同程度的人口老齡化壓力，伴隨而來的老年病高發(fā)所致的醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)負(fù)擔(dān)不斷加重，已成為亟待解決的重大公共衛(wèi)生問題。 老年病是慢性病，老年患者常常多種慢病共存。 常見的老年病主要有心肺血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、糖尿病、肌少癥、腫瘤和衰弱等，而肺動(dòng)脈高壓（pulmonary hypertension， PH）是其中之一。 流行病學(xué)數(shù)據(jù)顯示， PH 的患病率約占全球人口的1%［1］；所有年齡段均可能發(fā)生 PH［2］，成年患者的年患病率約為每 100 萬人中出現(xiàn) 3 ～10 個(gè)新發(fā)病例［3］，而老年P(guān)H 患者（ ＞65歲）占比已高達(dá) 10%［1］。 這提示衰老可能是PH 不可忽視的危險(xiǎn)因素之一。 衰老是機(jī)體隨增齡出現(xiàn)結(jié)構(gòu)和功能退行性衰變的過程，從研究的角度可分為細(xì)胞衰老、器官衰老和整體衰老，而細(xì)胞衰老是器官衰老和整體衰老的基礎(chǔ)。 細(xì)胞衰老在各種退行性血管疾病和肺部病變的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮著重要作用。 衰老細(xì)胞分泌一類被稱為衰老相關(guān)分泌表型（senescence-associated secretory phenotype， SASP）的調(diào)節(jié)型物質(zhì)，后者包括細(xì)胞因子、趨化因子、蛋白酶和生長(zhǎng)因子等，促進(jìn)衰老相關(guān)的病理學(xué)過程［4］。 細(xì)胞衰老尤其是SASP 在PH 發(fā)生中的作用研究尚缺乏。 因此，本綜述以主要的構(gòu)成衰老肺血管的細(xì)胞群為著力點(diǎn)，探討細(xì)胞衰老在PH 肺血管損傷中的病理生理學(xué)作用，并尋求靶向SASP 防治PH 的新策略。

1 PH 概述

PH 是以肺遠(yuǎn)端小動(dòng)脈重塑為特點(diǎn)的異質(zhì)性疾病。 肺動(dòng)脈壓升高會(huì)加重正常薄壁右心室射血負(fù)擔(dān)，無法維持正常的心輸出量，當(dāng)發(fā)展為進(jìn)行性右心功能障礙時(shí)會(huì)導(dǎo)致癥狀加重，這是PH 致死的主要原因之一。 PH 最常見的類型是由左心疾病導(dǎo)致的PH，其次是慢性肺疾病或低氧相關(guān)的 PH［2］。 目前指南對(duì)于 PH 并沒有明確的治療方案。 因此，臨床醫(yī)師急需尋找到其他靶點(diǎn)和治療方案，以期降低PH 的死亡率。 考慮到心功能障礙和慢性肺疾病的主要人群集中在老年患者，本研究將從衰老層面重新解讀PH 和潛在的治療靶點(diǎn)。

2 衰老概述

衰老可分為生理性衰老和病理性衰老。 通常所說的衰老為生理性衰老，概括為生物正常結(jié)構(gòu)與生理功能出現(xiàn)不可逆的衰退過程，是1 種普遍的不可逆轉(zhuǎn)的生理過程。衰老導(dǎo)致的器官生理功能進(jìn)行性減退是糖尿病、心血管疾病和神經(jīng)退行性疾病的危險(xiǎn)因素。 不同生物衰老的特征可以概括為：基因組不穩(wěn)定、端粒損耗、表觀遺傳改變、喪失蛋白穩(wěn)定性、對(duì)營養(yǎng)感受紊亂、線粒體功能紊亂、細(xì)胞衰老、干細(xì)胞耗竭和細(xì)胞間通信改變等［5］。 衰老的機(jī)制復(fù)雜多樣，深入研究衰老的致病機(jī)制將有助于發(fā)現(xiàn)防治衰老相關(guān)疾病的新靶點(diǎn)。

3 細(xì)胞衰老與SASP

細(xì)胞衰老和衰老之間的因果關(guān)系還存在爭(zhēng)議，但是人們普遍認(rèn)為衰老細(xì)胞的積累是衰老的主要特征之一。 細(xì)胞衰老是指細(xì)胞在遭受各種理化因素的刺激損傷（DNA損傷，氧化應(yīng)激損傷，端粒功能障礙等）后進(jìn)入1 種穩(wěn)定的細(xì)胞周期停滯狀態(tài)［6］。 目前將細(xì)胞衰老大致分為2 類，即復(fù)制性衰老和早衰。 復(fù)制性衰老由Hayflick 等［7-8］首先發(fā)現(xiàn)，最初觀察到成纖維細(xì)胞復(fù)制停止，之后證實(shí)其機(jī)制可能與端?？s短或功能障礙有關(guān)。 后來有研究［9］發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞在各種氧化應(yīng)激損傷刺激下也可以出現(xiàn)相似的衰老表型，這可能與DNA 損傷或干擾異染色質(zhì)有關(guān)，即應(yīng)激誘導(dǎo)的早衰。

衰老細(xì)胞分泌1 類被稱為SASP 的復(fù)雜促炎性因子，包括多種細(xì)胞因子、趨化因子、蛋白酶、生長(zhǎng)因子和細(xì)胞外囊泡等［10］。 衰老細(xì)胞的功能依賴于SASP，衰老細(xì)胞通過這些調(diào)節(jié)型物質(zhì)干擾周圍健正常細(xì)胞的功能。 然而這種影響在不同的病理環(huán)境下發(fā)揮完全不同的作用。例如，衰老細(xì)胞與SASP 可能發(fā)揮抗腫瘤作用。 在衰老過程中，隨著DNA 損傷和氧化應(yīng)激損傷的累積， p53 的激活和p21表達(dá)增加促使細(xì)胞衰老［11］。 此外，對(duì)衰老細(xì)胞積累起最突出作用的周期蛋白依賴性激酶抑制劑是p16INK4a（p16）［12］。 研究［13］發(fā)現(xiàn)，缺乏 p16 的小鼠易于自發(fā)形成腫瘤，因此它對(duì)持久維持腫瘤細(xì)胞增殖抑制狀態(tài)至關(guān)重要。Cao 等［14］研究發(fā)現(xiàn)，輔酶 Q10 類似物通過調(diào)節(jié) ROS／ p53／BAI1 信號(hào)通路抑制腫瘤誘導(dǎo)的血管生成。 基于上述研究，可以推測(cè)衰老細(xì)胞在抑制腫瘤細(xì)胞方面的優(yōu)勢(shì)，衰老細(xì)胞通過上調(diào)p53、p16 和p21 阻斷細(xì)胞周期進(jìn)程，從而抑制腫瘤細(xì)胞增殖和凋亡抵抗，并通過分泌SASP 促進(jìn)鄰近細(xì)胞的衰老，抑制腫瘤的發(fā)展。

SASP 對(duì)周圍細(xì)胞的不利影響則體現(xiàn)在促炎癥和促細(xì)胞衰老方面。 SASP 會(huì)促進(jìn)衰老細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)信號(hào)通路的內(nèi)源性表達(dá)水平升高，這些信號(hào)通路涉及 p38MAPK、SAPK／JNK 和 NF-κB 等［15-17］。 這些都是促進(jìn)細(xì)胞衰老發(fā)生發(fā)展的主要信號(hào)通路。 研究［18-19］發(fā)現(xiàn)，相比于其他人群，老年群體的細(xì)胞外基質(zhì)中促炎性因子略有升高，處于1種長(zhǎng)期的、系統(tǒng)性的、低度的、無癥狀的慢性促炎狀態(tài)，被定義為炎性衰老（inflamm-aging）。 造成這種現(xiàn)象的原因可能與老年群體的衰老細(xì)胞堆積從而形成促炎性微環(huán)境有關(guān)。 因此，內(nèi)源性炎癥和氧化應(yīng)激處于持續(xù)升高的狀態(tài)，加重與年齡相關(guān)的機(jī)體慢性應(yīng)激狀態(tài)，增加衰老相關(guān)疾病的風(fēng)險(xiǎn)。 有研究［20］發(fā)現(xiàn)，部分糖尿病患者的心臟祖細(xì)胞會(huì)處于衰老狀態(tài)，由衰老的心臟祖細(xì)胞分泌的 SASP 因子使原本正常的心臟祖細(xì)胞衰老，導(dǎo)致心臟再生功能受損。 此外， SASP 是衰老細(xì)胞病理功能的關(guān)鍵介質(zhì)，衰老細(xì)胞積累可通過SASP 介導(dǎo)組織功能障礙，例如各種病理損傷下細(xì)胞停滯后不利于肺組織的維持和修復(fù)，甚至逐漸損害肺組織的正常結(jié)構(gòu)和功能，此過程可能解釋慢性肺疾病的肺功能下降的部分原因，即通過SASP 因子釋放和旁激活效應(yīng)促進(jìn)促炎癥和促衰老環(huán)境的形成。 因此，如何精準(zhǔn)調(diào)控SASP 水平是值得進(jìn)一步探討的科學(xué)問題。

4 肺血管衰老細(xì)胞是導(dǎo)致PH 的重要因素之一

PH 最典型的病理學(xué)特征為不可逆的血管重塑。 其中，肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞（pulmonary artery smooth muscle cell， PASMC）和肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞（pulmonary artery endothelial cell， PAEC）是主要的反應(yīng)細(xì)胞。 這些肺血管壁細(xì)胞受到多種因素的刺激和調(diào)控，出現(xiàn)不同的表型，最后共同導(dǎo)致肺動(dòng)脈管壁增厚、管腔變窄和血管重塑。 細(xì)胞衰老在肺血管重塑和PH 發(fā)生過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，不可忽視。

4.1 肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞與衰老PASMC 是動(dòng)脈中層的基本組成部分，對(duì)于動(dòng)脈生理和病理至關(guān)重要。 隨著年齡的增長(zhǎng)，一部分衰老的PASMC 分泌SASP，另一部分則過度增殖和遷移增加，這是形成血管重構(gòu)的病理基礎(chǔ)［21］。PASMC 的表型變化可以解釋為交感神經(jīng)系統(tǒng)和腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)激活，以及內(nèi)皮素-1 增加，維持血管壁的促炎性狀態(tài)［22］。 幸運(yùn)的是，衰老的 PASMC 導(dǎo)致 PH 的病理機(jī)制有了初步探索。 Saker 等［23］研究發(fā)現(xiàn)，骨橋蛋白（osteopontin）是肺血管重塑與PASMC 衰老相關(guān)的關(guān)鍵介質(zhì)，且在衰老的人PASMCs 中上調(diào)，其釋放并刺激靶細(xì)胞的遷移和增殖，進(jìn)而促進(jìn)肺血管重塑。 Osteopontin 既作為基質(zhì)細(xì)胞蛋白，也作為可溶性因子，且在炎性條件下表達(dá)升高。 因此，衰老的PASMCs 可能釋放osteopontin 發(fā)揮類似于SASP 的病理學(xué)功能。

4.2 肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞與衰老血管內(nèi)皮細(xì)胞（endothelial cells，EC）具有重要的生理功能，包括調(diào)節(jié)體液，蛋白質(zhì)，維持血管張力，抗血栓和抗炎的作用［24］。 低氧、炎性細(xì)胞因子和生存信號(hào)抑制等不利因素均可導(dǎo)致ECs 損傷。 值得注意的是，低氧是老年慢性肺疾病的常見表現(xiàn)，以缺氧誘導(dǎo)因子-1α（hypoxia inducible factor-1α， HIF-1α）為代表的信號(hào)通路與細(xì)胞衰老、 SASP 的之間存在內(nèi)在聯(lián)系［25］。ECs 可能會(huì)因?yàn)榈脱踉斐裳趸瘧?yīng)激損傷和DNA 損傷，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞衰老［26］。 衰老的 ECs 又會(huì)產(chǎn)生 SASP 誘導(dǎo)周圍其他正常細(xì)胞發(fā)生衰老，形成惡性循環(huán)。 研究［27］表明， PH患者的ECs 存在不同程度的受損或功能障礙，且在PH 的初始階段， PAEC 更容易發(fā)生凋亡和衰老［28］。 因此，上述研究表明，血管內(nèi)ECs 最易直接受到各種危險(xiǎn)因素?fù)p傷，加上SASP 對(duì)周圍正常細(xì)胞的影響，又會(huì)進(jìn)一步加重血管內(nèi)皮損傷。

5 靶向血管細(xì)胞衰老及其SASP 抑制肺動(dòng)脈重塑的PH 防治策略

如前文所述， SASP 通過某些信號(hào)通路有抑制腫瘤生長(zhǎng)的有利功能，但是某些SASP 因子也有促炎癥和促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)的作用，表明細(xì)胞衰老具有雙重性，其作用出現(xiàn)矛盾點(diǎn)和對(duì)立性。例如，在心血管疾病方面，清除衰老細(xì)胞的治療方法可以減輕因衰老引起的心臟病惡化，并恢復(fù)心臟的再生能力［20］。 目前，抗衰老藥物的研究正在快速發(fā)展。 結(jié)合 SASP 的特點(diǎn)，抗 SASP 分為 2 個(gè)主要方面： （1）選擇性清除衰老細(xì)胞或延緩細(xì)胞衰老，從而減少SASP；（2）抗炎治療和預(yù)防氧化應(yīng)激損傷。

5.1 SenolyticsSenolytics 是靶向并清除衰老細(xì)胞的藥物的總稱，尚未有正式的中文名稱。 Senolytics 是新近發(fā)現(xiàn)的清除衰老細(xì)胞的藥物［29］，通過干擾細(xì)胞衰老的信號(hào)通路和抗凋亡通路選擇性殺傷衰老細(xì)胞或選擇性阻斷SASP。Senolytics 是達(dá)沙替尼（dasatinib）和槲皮素（quercetin）的組合療法，通過使用 Senolytics 清除衰老細(xì)胞，從而削弱SASP 及其在體外的促炎作用。 Senolytics 的第一項(xiàng)臨床試驗(yàn)改善了特發(fā)性肺纖維化患者的身體功能［30］。 事實(shí)上，早在2015年，梅奧診所就證實(shí)達(dá)沙替尼消除衰老的人脂肪祖細(xì)胞，而槲皮素對(duì)衰老的人內(nèi)皮細(xì)胞的清除作用更有效［31］。 但是，需要注意的是，達(dá)沙替尼可誘導(dǎo)肺血管毒性［32］。 因此，臨床用藥時(shí)需要綜合考慮，慎重選擇。

5.2 雷帕霉素雷帕霉素是mTOR 的抑制劑，是較為經(jīng)典的抗衰老藥物之一，能夠延長(zhǎng)小鼠壽命和延緩器官衰老［33］。 在臨床上雷帕霉素有相關(guān)的抗衰老證據(jù)，如抗皮膚衰老［34］，保護(hù)軟骨細(xì)胞免受 IL-18 誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡［35］，以及減少血管炎癥和血管疾病的進(jìn)展［36］。 mTOR 是細(xì)胞衰老的重要信號(hào)途徑之一。 最新研究［37］指出， mTOR 的激活足以誘導(dǎo)肺細(xì)胞衰老，并誘發(fā)慢性肺疾病的典型常見表現(xiàn)，包括肺氣腫、PH 和炎癥的快速進(jìn)展，而小劑量雷帕霉素抑制mTOR 可阻止細(xì)胞衰老，并抑制其 SASP。 因此，mTOR 通路可望作為慢性肺疾病包括PH 的1 個(gè)新的治療靶點(diǎn)。

5.3 SIRT6SIRT6 是 Sirtuins 家族成員，屬于 Sir2 組蛋白NAD（ ＋）依賴性脫?；讣易宓牟溉閯?dòng)物同源物。 過表達(dá)SIRT6 蛋白有很明顯的抗衰老和延長(zhǎng)健康壽命的功能［38］。 在嚙齒動(dòng)物中， SIRT6 缺乏會(huì)導(dǎo)致中胚層組織的衰老相關(guān)變性。 研究［39］表明， SIRT6 通過共激活核轉(zhuǎn)錄因子紅系2 相關(guān)因子2 （nuclear factor-erythroid 2-related factor 2， Nrf2）保護(hù)人間充質(zhì)干細(xì)胞，免受氧化應(yīng)激和衰老所致的損傷，維持間充質(zhì)干細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)。 最新研究［40］指出，內(nèi)源性SIRT6 是延緩血管平滑肌細(xì)胞衰老的抑制劑，SIRT6 的過表達(dá)可保留端粒的完整性，延緩細(xì)胞的衰老，并降低炎癥性細(xì)胞因子的表達(dá)以及與衰老相關(guān)的血管平滑肌細(xì)胞代謝的變化。 此外， SIRT6 可促進(jìn)小鼠血管平滑肌細(xì)胞的增殖和壽命，并防止衰老相關(guān)的代謝變化。

6 總結(jié)與展望

人口老齡化帶來一系列老年病患者的不斷增加和有效防治策略的嚴(yán)重不足等問題，促使人們從抗衰老的角度尋求新的防治靶點(diǎn)。 炎性衰老、血管衰老和免疫衰老是近年來衰老和抗衰老研究熱點(diǎn)。 隨著對(duì)SASP 的深入研究，SASP 所發(fā)揮的病理生理作用也愈發(fā)明確和完善。 PH 是一類較為嚴(yán)重的致死性疾病，其血管病變的機(jī)制復(fù)雜。 目前批準(zhǔn)的所有PH 療法針對(duì)3 條特異性信號(hào)通路，即一氧化氮、內(nèi)皮素和前列環(huán)素。 但是對(duì)于第二大類和第三大類PH 患者的治療手段依然有限。 細(xì)胞衰老無時(shí)無刻不在發(fā)生，即使是年輕個(gè)體也會(huì)不斷產(chǎn)生衰老細(xì)胞，及時(shí)清除或延緩肺血管細(xì)胞衰老可能有助于預(yù)防和改善PH 患者的臨床癥狀。 老年P(guān)H 患者的長(zhǎng)期系統(tǒng)性的炎癥狀態(tài)是1 顆危險(xiǎn)的定時(shí)炸彈，極有可能受到某種刺激損傷作為觸發(fā)點(diǎn)而引發(fā)細(xì)胞因子風(fēng)暴或其他病變。 考慮到老年P(guān)H 患者常有其他合并癥的情況，抗衰老也可以在整體上使患者受益。希望未來能夠越來越多的抗衰老和抗SASP 研究能夠根據(jù)疾病的不同特點(diǎn)研發(fā)出有針對(duì)性的治療手段，從而延長(zhǎng)患者的健康壽命。