端粒及線粒體自噬與細(xì)胞衰老關(guān)系的分析

李云基 熊羅節(jié) 田岳鳳 翟春濤 李瑋

【摘要】 在生命活動(dòng)過程中，細(xì)胞的分裂周期會(huì)隨著分裂次數(shù)的增多而減少，伴隨生理功能和增殖分化能力的衰退，這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞衰老。隨著近期對(duì)細(xì)胞衰老的深入研究，人們掌握了關(guān)于細(xì)胞衰老的眾多生理機(jī)制，其中就包括端粒學(xué)說和線粒體功能障礙學(xué)說。端粒是真核細(xì)胞線性染色體末端的DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合體，包括富含G的核酸重復(fù)序列和蛋白質(zhì)組成，是細(xì)胞有絲分裂的生物鐘，端粒長(zhǎng)度與細(xì)胞衰老關(guān)系密切，端粒損傷是誘導(dǎo)細(xì)胞衰老的重要因素；線粒體是細(xì)胞進(jìn)行氧化磷酸化并產(chǎn)生ATP的重要場(chǎng)所，是細(xì)胞“能量工廠”，其質(zhì)量、活性改變與細(xì)胞衰老密切相關(guān)，衰老細(xì)胞中線粒體自噬水平的提高有利于清除損傷的線粒體，從而達(dá)到延緩細(xì)胞衰老的作用。本文將通過分析端粒、線粒體自噬的生理機(jī)制，闡明二者在細(xì)胞衰老中的作用。

【關(guān)鍵詞】 端粒 線粒體自噬 細(xì)胞衰老

[Abstract] During life activities， the cell division cycle decreases with the increasing number of divisions， along with the decline of physiological function and proliferative and differentiation ability， this phenomenon is called cell aging. With the recent in-depth study of cell aging， people have mastered many physiological mechanisms about cell aging， including telomere theory and mitochondrial dysfunction. Telomere is DNA-protein complexes at the end of the linear chromosomes of eukaryotic cells， including G-rich nucleic acid repeat sequences and protein composition. It is the biological clock of cell mitosis. The length of telomere is closely related to cell aging. Telomere damage is an important factor in inducing cell aging. Mitochondria is important places for cells to carry out oxidative phosphorylation and produce ATP， and is the "energy factory" of cells. Changes in their quality and activity are closely related to cell aging. The improvement of mitophagy level in aging cells is conducive to the removal of damaged mitochondria， thus achieving the effect of delaying cell aging. In this paper， the physiological mechanism of telomere and mitophagy will be analyzed to clarify their roles in cell aging.

[Key words] Telomere Mitophagy Cell aging

First-author's address： The Second Clinical College of Shanxi University of Chinese Medicine， Taiyuan 030024， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2023.14.039

在正式命名細(xì)胞衰老前期，Hayflick等[1]研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞的分裂能力會(huì)隨著細(xì)胞有絲分裂而減弱，細(xì)胞不會(huì)進(jìn)行無(wú)限的分裂。在對(duì)人成纖維細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)該細(xì)胞在充分的分裂之后增殖能力減弱，但是失去分裂能力的細(xì)胞不會(huì)馬上死亡，而是會(huì)存在繼續(xù)代謝，于是人們將這種現(xiàn)象命名為細(xì)胞衰老[2]。近年來的研究表明，細(xì)胞衰老是由于受到特定的刺激而產(chǎn)生的一種應(yīng)激行為，所以研究細(xì)胞衰老的誘因、信號(hào)通路等就顯得尤為重要，它有利于進(jìn)一步研究延緩細(xì)胞衰老的進(jìn)程和預(yù)防腫瘤的發(fā)生的機(jī)制[3]?！岸肆W(xué)說”是目前國(guó)際公認(rèn)的衰老學(xué)說之一，染色體末端的缺失會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞增殖能力的下降，最終出現(xiàn)細(xì)胞衰老和死亡的現(xiàn)象，而端粒酶可以合成染色體末端的重復(fù)序列，延長(zhǎng)端粒的長(zhǎng)度，達(dá)到延緩細(xì)胞衰老的目的。線粒體自噬是細(xì)胞防御代謝的過程，通過該過程可以清除衰老、死亡的線粒體，從而達(dá)到延緩細(xì)胞衰老的目的。因此，端粒和線粒體自噬對(duì)于延緩細(xì)胞衰老發(fā)揮著重要的作用。

1 細(xì)胞衰老

1.1 衰老發(fā)生的機(jī)制 細(xì)胞衰老是生命活動(dòng)過程中出現(xiàn)的不可逆的細(xì)胞周期阻滯，是發(fā)生在各種應(yīng)激條件下的生命活動(dòng)：細(xì)胞脫離細(xì)胞周期，并喪失應(yīng)對(duì)生長(zhǎng)因子或有絲分裂原的增殖能力[4-5]。細(xì)胞衰老一般發(fā)生在細(xì)胞周期的G0/G1期，細(xì)胞生長(zhǎng)停止之后就不會(huì)再發(fā)生DNA復(fù)制，即使有特定的刺激也不能再進(jìn)行細(xì)胞的增殖。細(xì)胞衰老在機(jī)體中有重要作用：限制腫瘤進(jìn)展、維持組織穩(wěn)態(tài)等。在形態(tài)學(xué)上會(huì)有細(xì)胞扁平、脹大的改變，伴有衰老相關(guān)標(biāo)記物β-半乳糖苷酶活性增加，p53和p21、p16等細(xì)胞周期蛋白依賴激酶抑制因子表達(dá)增多，細(xì)胞周期阻滯，復(fù)制能力下降、衰老相關(guān)異染色質(zhì)灶形成等[6]。近幾年研究顯示，與細(xì)胞衰老相關(guān)的學(xué)說主要有基因調(diào)控學(xué)說、DNA損傷修復(fù)學(xué)說、自由基學(xué)說、線粒體損傷學(xué)說、端粒縮短假說、干細(xì)胞衰老學(xué)說等[7]。

有研究表明，細(xì)胞衰老可以分為兩類：復(fù)制性衰老和非復(fù)制性衰老，前者復(fù)制能力喪失的原因是細(xì)胞復(fù)制困難，導(dǎo)致染色體損傷及細(xì)胞復(fù)制障礙；后者是由于細(xì)胞加工、運(yùn)輸、分泌功能的障礙，導(dǎo)致細(xì)胞膜性結(jié)構(gòu)損傷和代謝障礙，引起細(xì)胞特殊分化動(dòng)能的喪失[3]。由于細(xì)胞衰老是一個(gè)十分復(fù)雜的生命現(xiàn)象，又受到多種因素，如環(huán)境因素和體內(nèi)因素的影響，任意一個(gè)闡述都難以使得細(xì)胞衰老的機(jī)制有一個(gè)充分的解釋，因此目前階段對(duì)于衰老還未有一個(gè)統(tǒng)一的觀點(diǎn)，但是目前的分子機(jī)制解釋的衰老還是具有較強(qiáng)的說服力。

1.2 衰老發(fā)生的誘因 Hayflick等[1]提出細(xì)胞衰老即細(xì)胞具有增殖極限，符合復(fù)制性細(xì)胞衰老的概念，多年來其對(duì)細(xì)胞衰老的誘因展開研究，最主要的誘導(dǎo)因素是端?？s短、基因組損傷、抑癌基因的激活和線粒體自噬。它們?cè)诮閷?dǎo)細(xì)胞衰老的過程中分別扮演了不同的角色與不同的信號(hào)傳導(dǎo)通路。端?？s短和線粒體自噬在下文進(jìn)行詳細(xì)的介紹，現(xiàn)在對(duì)其他因素介導(dǎo)的衰老進(jìn)行總結(jié)。

基因組損傷介導(dǎo)的細(xì)胞衰老：它是指細(xì)胞經(jīng)歷了一系列的損傷，如電離輻射、氧化應(yīng)激等，出現(xiàn)的DNA雙鏈的斷裂，斷裂后就會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞衰老：即激發(fā)DNA的損傷應(yīng)答信號(hào)，這種信號(hào)會(huì)被損傷細(xì)胞損傷位點(diǎn)識(shí)別，啟動(dòng)細(xì)胞衰老的程序即細(xì)胞損傷應(yīng)答（DDR），所以DDR就是關(guān)鍵的細(xì)胞衰老程序。如果將DDR的活性降低或者讓它失活，細(xì)胞就會(huì)進(jìn)入重新分裂或者永生化的程序，除此之外，DDR的表達(dá)和細(xì)胞衰老相關(guān)表型（SASP）有關(guān)系[8]，所以基因組的損傷對(duì)于細(xì)胞衰老有重要的作用。

與細(xì)胞衰老相關(guān)的抑癌基因主要是p53-p21或p16-pRb，它們?cè)谒ダ系倪^程中是通過辨識(shí)損傷的DNA，在細(xì)胞生長(zhǎng)周期G1/S的節(jié)律點(diǎn)上進(jìn)行細(xì)胞的修復(fù)，修復(fù)完成后繼續(xù)進(jìn)行細(xì)胞的分裂周期，以此來延緩細(xì)胞衰老。p53參與細(xì)胞衰老[9]，它在正常情況下表達(dá)不穩(wěn)定、水平低，只有在細(xì)胞損傷后才會(huì)出現(xiàn)高表達(dá)，p53的高表達(dá)與端粒長(zhǎng)度及端粒酶活性相關(guān)，共同參與細(xì)胞衰老的調(diào)節(jié)[10]。p16/Rb基因是一種新型的抑癌基因，同樣也參與了衰老的表達(dá)，在細(xì)胞周期中起負(fù)性調(diào)節(jié)的作用，它可以抑制周期蛋白依賴激酶（CDK）的活性，激活G1期細(xì)胞阻滯，使細(xì)胞分裂周期停止[11]。在最近幾年的研究中，研究人員利用小鼠構(gòu)建衰老模型，引入p16等衰老細(xì)胞特異性誘導(dǎo)自殺基因，并得出結(jié)論：p16用于驅(qū)動(dòng)這種自殺構(gòu)建體的表達(dá)，并在表達(dá)大量p16的衰老細(xì)胞亞群中啟動(dòng)細(xì)胞凋亡[12]。

2 端粒學(xué)說與細(xì)胞衰老

2.1 端粒 端粒是真核細(xì)胞線性染色體末端的DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合體[13]，由端粒DNA和端粒結(jié)合蛋白構(gòu)成特殊的帽子結(jié)構(gòu)戴在染色體的末端，能夠維持染色體穩(wěn)定性和延長(zhǎng)細(xì)胞分裂周期，避免染色體降解和重組。端粒結(jié)合蛋白包括6種：端粒重復(fù)結(jié)合因子1、端粒重復(fù)結(jié)合、TRF2相互作用蛋白、TRF1相互作用核因子2、腎上腺皮質(zhì)發(fā)育不良蛋白質(zhì)同源物和保護(hù)端粒1。端粒DNA由兩條長(zhǎng)短各異的單鏈DNA序列構(gòu)成，這種結(jié)構(gòu)能夠使其反折插入到雙鏈DNA區(qū)域，形成一種類似套索樣的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，稱之為T-loop[14]，這種特殊的T-loop結(jié)構(gòu)可以把單鏈DNA包裹在內(nèi)部進(jìn)行保護(hù)。除此之外，端粒結(jié)合蛋白中的保衛(wèi)蛋白復(fù)合體（shelterin）也可以包裹端粒DNA，使其免受其他酶的溶解。所以，端粒DNA特殊的T-loop結(jié)構(gòu)和保衛(wèi)蛋白復(fù)合體共同作用，可以有效維持基因組的完整性，防止染色體降解、染色體融合和染色體重組的發(fā)生，使子代細(xì)胞能夠獲得完整及準(zhǔn)確的遺傳信息。

人類端粒主要由5'-（TTAGGG）n-3'重復(fù)DNA序列構(gòu)成，總長(zhǎng)度為2～15 kb。端粒的發(fā)現(xiàn)回答了生物學(xué)領(lǐng)域的“染色體末端的復(fù)制問題”：染色體DNA在半保留復(fù)制過程中，DNA復(fù)制的方向是5'→3'，每次復(fù)制時(shí)都是RNA聚合酶先合成一小段RNA引物，然后DNA聚合酶進(jìn)行延伸，但是DNA聚合酶不具備3'→5'合成的能力，導(dǎo)致5'末端的引物被切除之后，子鏈沒有可以利用延伸的引物，使得子代DNA縮短[15]。如此細(xì)胞分裂多次，每次伴隨著DNA復(fù)制，端粒就越來越短?？s短的端粒會(huì)失去對(duì)染色體的保護(hù)，導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生衰老和死亡。而端粒在此過程中發(fā)揮的作用就是維持染色體的穩(wěn)定，防止染色體之間的相互融合和降解，或者形成不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。細(xì)胞分裂增殖的不間斷進(jìn)行，使得端粒的長(zhǎng)度縮短，當(dāng)它縮短到極限時(shí)，正常的端粒結(jié)構(gòu)無(wú)法維持，細(xì)胞就會(huì)出現(xiàn)不可逆的生長(zhǎng)停滯。然而，大多數(shù)體細(xì)胞組織和成體干細(xì)胞不能表達(dá)足夠的端粒酶來保持端粒長(zhǎng)度，并補(bǔ)償與衰老相關(guān)的加速端粒損耗。當(dāng)縮短到臨界長(zhǎng)度以下和/或端粒結(jié)合蛋白的功能改變時(shí)，細(xì)胞會(huì)失去至關(guān)重要的基因并進(jìn)入“復(fù)制性衰老”，隨后可能出現(xiàn)細(xì)胞死亡[16]。

為了延緩細(xì)胞衰老，延長(zhǎng)端粒的長(zhǎng)度就顯得至關(guān)重要，近幾年隨著研究的深入，延長(zhǎng)端粒長(zhǎng)度蛋白的因子不斷被發(fā)掘。主要集中在端粒酶延長(zhǎng)端粒、端粒延長(zhǎng)替代機(jī)制（ALT）、氧化應(yīng)激反應(yīng)、慢性炎癥因子的表達(dá)和心理應(yīng)激反應(yīng)。其中比較認(rèn)可的是端粒酶的作用和ALT。在端粒酶高表達(dá)的細(xì)胞，如癌細(xì)胞、造血干細(xì)胞、骨髓細(xì)胞等細(xì)胞中，當(dāng)端粒縮短到無(wú)法維持細(xì)胞分裂時(shí)，端粒酶可以把端粒DNA加在染色體末端，延長(zhǎng)端粒的長(zhǎng)度，維持細(xì)胞的正常增殖：端粒和端粒酶RNA模板相結(jié)合，以端粒RNA為模板，在端粒酶的催化作用下，以脫氧鳥苷三磷酸（dGTP）等為底物合成新的序列，進(jìn)行下一輪的合成，使得端粒延長(zhǎng)[17]。除了端粒酶發(fā)揮作用之外，還有ALT，該機(jī)制作為端粒酶的替代，它只存在于特定的癌細(xì)胞、永生化細(xì)胞系和小鼠細(xì)胞敲除端粒酶基因，而正常人淋巴細(xì)胞不能使用ALT來維持其端粒；此外，ALT細(xì)胞可以使用來自其他染色體的端粒序列作為新DNA合成的模板來延長(zhǎng)其端粒[18]。兩者在維持端粒長(zhǎng)度方面也有一定的共性和異同點(diǎn)。人類細(xì)胞的永生化往往只需要ALT就可以完成，而不需要端粒酶的參與，該觀點(diǎn)在口-食管癌模型中被證明[19]。在端粒酶和ALT共存在同一個(gè)模型系統(tǒng)中時(shí)，端粒酶可以抑制ALT，但是并不會(huì)完全取代它。兩者的相同點(diǎn)是都可以延長(zhǎng)縮短的端粒，但是端粒酶的作用機(jī)制是讓端粒維持在一個(gè)很狹小的范圍之內(nèi)來達(dá)到永生的目的，而ALT是形成不一致的端粒長(zhǎng)度來傳代，但是效果沒有前者好[20]。在導(dǎo)致染色體出現(xiàn)問題方面，端粒酶是由于模板序列的突變引起，而ALT則是由于與染色體結(jié)合部位的不穩(wěn)定引起[21]。有研究表明，端粒長(zhǎng)度和細(xì)胞衰老最直接的關(guān)系是人類的成纖維細(xì)胞，年輕人成纖維細(xì)胞中的端粒長(zhǎng)度比老年人的要長(zhǎng)，細(xì)胞每分裂一次，端粒就會(huì)縮短。此外在淋巴細(xì)胞中也表明端粒長(zhǎng)度于供體年齡成高度的負(fù)相關(guān)[22]。

2.2 端粒酶與細(xì)胞衰老 端粒酶是一種特殊的DNA聚合酶，是由端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶（hTERT）、端粒酶RNA模板（hRNA）和相關(guān)蛋白構(gòu)成的核糖核蛋白復(fù)合體，是一種自身攜帶模板的逆轉(zhuǎn)錄酶，其中hTERT對(duì)于調(diào)節(jié)端粒酶的活性起著重要的作用[23]，同時(shí)還可以識(shí)別斷裂的染色體斷端，將端粒的重復(fù)序列加在染色體的末端來維持長(zhǎng)度。端粒酶影響細(xì)胞衰老與凋亡是由于它能夠以自身RNA為模板，將合成所需要的端粒DNA序列加在端粒上，維持端粒長(zhǎng)度進(jìn)而減少細(xì)胞衰老。此外端粒酶活性的高表達(dá)有利于維持端粒的長(zhǎng)度，并且還可以修復(fù)斷裂的染色體末端，減少由于細(xì)胞分裂出現(xiàn)的端粒損傷，進(jìn)而達(dá)到維護(hù)遺傳穩(wěn)定性的作用[24]。

在人體內(nèi)，除了造血干細(xì)胞、生殖細(xì)胞、胚胎細(xì)胞，端粒酶表達(dá)低活性或以檢測(cè)不到的水平表達(dá)，因此體細(xì)胞就會(huì)隨著細(xì)胞分裂次數(shù)的增加出現(xiàn)端?？s短的現(xiàn)象，所以高活性的端粒酶可以延長(zhǎng)干細(xì)胞的壽命。hTERT對(duì)于端粒酶高活性的表達(dá)有重要意義：研究人員將帶有TERT的藥物注射進(jìn)老鼠體內(nèi)，結(jié)果顯示老鼠體內(nèi)新出現(xiàn)許多細(xì)胞，這是由于該藥物激活了老鼠端粒酶活性，進(jìn)而影響端粒的長(zhǎng)度[25]。檢測(cè)靶細(xì)胞的hTERT，結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)入hTERT基因會(huì)增強(qiáng)哺乳動(dòng)物端粒酶的活性[26]。有實(shí)驗(yàn)表明，把有端粒酶活性的細(xì)胞轉(zhuǎn)染到正常人的細(xì)胞中，和無(wú)轉(zhuǎn)染端粒酶活性的正常細(xì)胞進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)被轉(zhuǎn)染的細(xì)胞的壽命延長(zhǎng)了幾十倍且細(xì)胞衰老的生物學(xué)標(biāo)記β-半乳糖苷酶的表達(dá)也顯著減少[14]。這一結(jié)果表明在體外培養(yǎng)的延長(zhǎng)壽命的細(xì)胞具有更為廣泛的用途。但是端粒酶是一把“雙刃劍”，在使用的過程中應(yīng)該把握“度”的問題，表達(dá)得當(dāng)，會(huì)有效延長(zhǎng)端粒長(zhǎng)度，達(dá)到減緩細(xì)胞衰老的作用；表達(dá)過量，會(huì)導(dǎo)致癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。在檢測(cè)腫瘤細(xì)胞時(shí)，端粒酶會(huì)出現(xiàn)高表達(dá)，但是反過來它還可以作為癌癥預(yù)后檢測(cè)的標(biāo)志物。所以檢測(cè)端粒酶的活性在癌癥的診斷預(yù)后方面都有著重要的意義。

3 線粒體自噬與細(xì)胞衰老

3.1 線粒體自噬 自噬是存在于細(xì)胞內(nèi)的一種高度保守的降解機(jī)制，可以清除受損的細(xì)胞器和生物大分子，從而維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)[27]。隨著年齡的增長(zhǎng)細(xì)胞的自噬水平會(huì)逐漸降低，自噬水平的提高可以有效抑制受損蛋白質(zhì)的積累、延緩?fù)诵行愿淖兊陌l(fā)生，從而延長(zhǎng)壽命[28]，所以自噬水平的調(diào)節(jié)在細(xì)胞衰老的發(fā)生和發(fā)展中有重要意義。這一生命過程廣泛存在于真核細(xì)胞中，從單細(xì)胞酵母到多細(xì)胞的哺乳動(dòng)物中都可以找到。自噬通常分為三種：大自噬、小自噬和分子伴侶介導(dǎo)的自噬。細(xì)胞自噬開始于損傷的蛋白質(zhì)和細(xì)胞器，它們被稱為自噬體的雙模囊泡吞噬，然后和溶酶體結(jié)合，產(chǎn)生自溶酶體，使得自噬底物降解，隨后再把氨基酸、脂類等基本成分釋放到細(xì)胞質(zhì)中，用于生物合成和能量的產(chǎn)生。在此過程中，它還會(huì)發(fā)揮清除有毒細(xì)胞成分的作用，其中最具有代表性的是線粒體自噬。

線粒體是真核細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的主要場(chǎng)所，通過氧化磷酸化的方式為細(xì)胞提供能量，在這個(gè)過程中會(huì)產(chǎn)生活性氧自由基（ROS），它是氧化磷酸化的毒副產(chǎn)物。氧化損傷致衰老理論認(rèn)為機(jī)體衰老是由它引起的，其機(jī)制是過多的ROS會(huì)損傷細(xì)胞脂類蛋白質(zhì)等物質(zhì)，也會(huì)引起線粒體DNA（mtDNA）的突變累計(jì)，損傷線粒體的功能，發(fā)生細(xì)胞的衰老和凋亡。有研究表明，構(gòu)建的小鼠mtDNA聚合酶突變后，小鼠會(huì)出現(xiàn)脫毛、骨質(zhì)疏松、貧血等早衰的表現(xiàn)，證明了mtDNA突變會(huì)引起細(xì)胞衰老[29]。此外，線粒體參與了細(xì)胞的增殖、凋亡、信號(hào)傳導(dǎo)及鈣穩(wěn)態(tài)調(diào)控等過程。因此，線粒體對(duì)細(xì)胞功能的正常執(zhí)行至關(guān)重要[30]，健全的線粒體功能也是維持細(xì)胞增殖、更新和分化的關(guān)鍵點(diǎn)。

線粒體自噬可以清除受損傷或者多余的線粒體，具有特異性。當(dāng)線粒體自噬功能障礙或者是被過度激活的時(shí)候，線粒體穩(wěn)態(tài)就會(huì)被破壞，導(dǎo)致健康受損甚至死亡。線粒體自噬和自噬的過程類似，有學(xué)者將其概括為了兩個(gè)階段，并提出“兩步走模型”：第一步，損傷的線粒體及自噬相關(guān)基因（ATG）上游蛋白在自噬小體形成位點(diǎn)處聚集，泛素化的線粒體及ATG上游蛋白與自噬小體形成位點(diǎn)發(fā)生聯(lián)系。第二步，自噬小體形成隔離膜包裹損傷的線粒體，形成自噬小體，自噬小體形成后與溶酶體融合，會(huì)使得受損的線粒體被降解[30]。通常情況下，介導(dǎo)線粒體自噬的途徑主要有三種：PINK1/Parkin、線粒體自噬受體促凋亡蛋白（NIX/BNIP3）及外線粒體膜蛋白（FUDNC1）途徑。第一種途徑中：PINK1/Parkin，目前被認(rèn)為是隱形家族性帕金森病的原因，它依靠線粒體膜電位作為線粒體應(yīng)激感應(yīng)器，所以介導(dǎo)線粒體自噬依賴線粒體膜電位。在健康的線粒體中，它被導(dǎo)入線粒體，然后在線粒體內(nèi)膜迅速發(fā)生降解。然而，當(dāng)線粒體膜電位降低時(shí)，PINK1穩(wěn)定結(jié)合于外線粒體膜，募集Parkin至受損線粒體，啟動(dòng)線粒體自噬[31]。第二種途徑是線粒體自噬促凋亡蛋白把線粒體攜帶進(jìn)入自噬小體；或者會(huì)在低氧條件下被低氧誘導(dǎo)因子激活。第三種途徑是外線粒體膜蛋白在常氧環(huán)境下會(huì)發(fā)生氧化磷酸化，從而增強(qiáng)線粒體自噬受體促凋亡蛋白的活性，從而誘導(dǎo)線粒體被自噬囊泡包裹發(fā)生線粒體自噬[32]。有實(shí)驗(yàn)顯示，將小鼠的基因組進(jìn)行改編，不進(jìn)行自噬過程，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，自噬缺陷會(huì)導(dǎo)致造血干細(xì)胞的早衰，所以線粒體自噬可以抑制細(xì)胞的衰老[33]。當(dāng)線粒體自噬阻礙后，細(xì)胞衰老會(huì)加劇，同時(shí)線粒體自噬的過程會(huì)清理受損的線粒體，減少積累的ROS，達(dá)到延緩細(xì)胞衰老的目的。

3.2 端粒和線粒體自噬的關(guān)系 端粒和線粒體自噬關(guān)系密切，在衰老過程中，線粒體功能下降，導(dǎo)致能量（ATP）產(chǎn)生減少及ROS增加。能量產(chǎn)生減少導(dǎo)致整體虛弱，而ROS增加導(dǎo)致細(xì)胞損傷，包括在DNA中形成8-氧嘌呤堿基病變（注意，端粒富含鳥嘌呤）[34]。具體而言，端粒功能障礙激活p53，這反過來又抑制PGC1-α和PGC1-β的表達(dá)，PGC1-α/β表達(dá)減少會(huì)導(dǎo)致線粒體生物發(fā)生和功能降低，并降低控制氧化防御的基因的表達(dá)，這種信號(hào)傳導(dǎo)通路會(huì)加劇ROS，導(dǎo)致細(xì)胞增殖能力下降，引起細(xì)胞衰老[35]。外界的各種刺激會(huì)引起染色體DNA損傷，導(dǎo)致端?？s短，端?？s短誘導(dǎo)p53蛋白起始細(xì)胞凋亡的程序；應(yīng)激反應(yīng)會(huì)使mtDNA和核DNA（nDNA）發(fā)生突變，導(dǎo)致細(xì)胞ROS劇增，也會(huì)導(dǎo)致DNA的損傷。

綜上所述，端粒縮短、線粒體功能損傷導(dǎo)致ROS高表達(dá)、p53/p16介導(dǎo)的DNA損傷等都會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞增殖能力下降，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞衰老，各種應(yīng)激會(huì)引起DNA的損傷，特別是使端粒功能發(fā)生障礙，端粒異常又引起DNA損傷信號(hào)，激發(fā)p53/p16d的表達(dá)，以此來介導(dǎo)DNA損傷的應(yīng)答；應(yīng)激還會(huì)使得mtDNA突變導(dǎo)致線粒體功能發(fā)生障礙，細(xì)胞中ROS增加，反過來使得細(xì)胞DNA損傷，所以端粒損傷和線粒體功能障礙是一個(gè)惡性循環(huán)，都會(huì)促進(jìn)細(xì)胞衰老和相關(guān)組織的退行性病變[36]。

參考文獻(xiàn)

[1] HAYFLICK L，MOORHEAD P S.The serial cultivation of human diploid cell strains[J].Expermental Cell Research，1961，25（3）：585-621.

[2] EVAN G I，DI FAGAGNA F A.Cellular senescence：hot or what？[J].Current Opinion in Genetics & Development，2009，19（1）：25-31.

[3]沈翌軒，田瑞娟，胡璐，等.細(xì)胞衰老機(jī)制與臨床表現(xiàn)的相關(guān)研究進(jìn)展[J].數(shù)理醫(yī)藥學(xué)雜志，2018，31（11）：1692-1694.

[4] CAMPISI J， D'ADDA DI FAGAGNA F.Cellular senescence：when bad things happen to good cells[J].Nature Reviews Molecular Cell Biology，2007，8（9）：729-740.

[5] KUILMAN T，MICHALOGLOU C，MOOI W J，et al.The essence of senescence[J].Genes & Development，2010，24（22）：2463-2479.

[6] QIAN Y， CHEN X.Senescence regulation by the p53 protein family[J].Other，2013，965：37-61.

[7]曾婷婷，李學(xué)智.衰老機(jī)制及針灸抗衰老機(jī)制研究進(jìn)展[J].時(shí)珍國(guó)醫(yī)國(guó)藥，2019，30（6）：1457-1459.

[8] RODIER F， CAMPISI J.Four faces of cellular senescence[J].Journal of Cell Biology，2011，192（4）：547-556.

[9] RUFINI A，TUCCI P，CELARDO I，et al.Senescence and aging：the critical roles of p53[J].Oncogene，2013，32（43）：5129-5143.

[10] REINHARDT H C，SCHUMACHER B.The p53 network：cellular and systemic DNA damage responses in aging and cancer[J].Trends in Genetics，2012，28（3）：128-136.

[11]張春軍，董凱，董琦，等.金福菇多糖對(duì)衰老大鼠p16基因表達(dá)影響[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)創(chuàng)新，2018，15（24）：19-22.

[12] BAKER D J，CHILDS B G，DURIK M，et al.Naturally occurring p16Ink4a-positive cells shorten healthy lifespan[J].Nature，2016，530（7589）：184-189.

[13]程江濤，劉清毅，楊印樓，等.降鈣素原和端粒酶在胸腔積液鑒別診斷中的作用研究[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)創(chuàng)新，2017，14（36）：115-121.

[14] GRIFFITH J D， COMEAU L， ROSENFIELD S，et al.Mammalian telomeres end in a large duplex loop[J].Cell，1999，97（4）：503-514.

[15]朱武洋，賈青.端粒、端粒酶與細(xì)胞衰老[J].生物技術(shù)通訊，2002，13（5）：371-373.

[16] VICTORELLI S，PASSOS J F.Telomeres and cell senescence-size matters not[J].EBioMedicine，2017，21：14-20.

[17]王毓平.端粒酶的組成、結(jié)構(gòu)及其活性調(diào)節(jié)機(jī)制[J].井岡山醫(yī)專學(xué)報(bào)，2003，10（1）：5-7.

[18] DUNHAM M A，NEUMANN A A，F(xiàn)ASCHING C L，et al.Telomere maintenance by recombination in human cells[J].Nature Genetics，2000，26（4）：447-450.

[19] OPITZ O G，SULIMAN Y，HAHN W C，et al.Cyclin D1 overexpression and p53 inactivation immortalize primary oral keratinocytes by a telomerase-independent mechanism[J].The Journal of Clinical Investigation，2001，108（5）：725-732.

[20] LEE H W，BLASCO M A，Gottlieb G J，et al.Essential role of mouse telomerase in highly proliferative organs[J].Nature，1998，392（6676）：569-574.

[21]吳曉明，唐文如，羅瑛.ALT—端粒延長(zhǎng)替代機(jī)制[J].遺傳，2009，31（12）：1185-1191.

[22] HIYAMA K，HIRAY Y，KYOIZUMI S，et al.Activation of telomerase in human lymphocytes and hematopoietic progenitor cells[J].The Journal of Immunology，1995，155（8）：3711-3715.

[23]王韞芳，王全立，李昕權(quán).腫瘤細(xì)胞端粒、端粒酶調(diào)節(jié)機(jī)制研究進(jìn)展與臨床意義[J].國(guó)外醫(yī)學(xué)：臨床生物化學(xué)與檢驗(yàn)學(xué)分冊(cè)，2002，23（2）：102-104.

[24]崔亞竹.端粒酶在臨床中的研究進(jìn)展[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2004，22（24）：126-127.

[25] JASKELIOFF M，MULLER F L，PAIK J H，et al.Telomerase reactivation reverses tissue degeneration in aged telomerase-deficient mice[J].Nature，2011，469（7328）：102-106.

[26]李楠，黃莉，何冰，等.實(shí)時(shí)PCR檢測(cè)單細(xì)胞中人端粒酶hTERT基因mRNA的表達(dá)[J].中國(guó)生物化學(xué)與分子生物學(xué)報(bào)，2013，29（4）：383-388.

[27] MISHRA P，DAUPHINEE A N，WARD C，et al.Discovery of pan autophagy inhibitors through a high-throughput screen highlights macroautophagy as an evolutionarily conserved process across 3 eukaryotic kingdoms[J].Autophagy，2017，13（9）：1556-1572.

[28] PAPP D，KOVACS T，BILLES V，et al.AUTEN-67，an autophagy-enhancing drug candidate with potent antiaging and neuroprotective effects[J].Autophagy，2016，12（2）：273-286.

[29] TRIFUNOVIC A，WREDENBERG A，F(xiàn)ALKENBERG M，et al.Premature ageing in mice expressing defective mitochondrial DNA polymerase[J].Nature，2004，429（6990）：417-423.

[30]馬文科，戴舒惠，羅鵬，等.線粒體自噬的研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2017，17（6）：1176-1179.

[31] YOULE R J，VAN DER BLIEK A M.Mitochondrial fission，fusion，and stress[J].Science，2012，337（6098）：1062-1065.

[32]陳紅光，謝克亮，于泳浩.線粒體自噬的調(diào)控分子在不同病生理過程中的作用機(jī)制研究進(jìn)展[J].中國(guó)中西醫(yī)結(jié)合外科雜志，2019，25（5）：839-843.

[33]王玉全，李程程，孟愛民，等.線粒體在細(xì)胞衰老中的作用[J].醫(yī)學(xué)綜述，2019，25（8）：1457-1462.

[34] SACCO A，MOURKIOTI F，TRAN R，et al.Short telomeres and stem cell exhaustion model Duchenne muscular dystrophy in mdx/mTR mice[J].Cell，2010，143（7）：1059-1071.

[35] SAHIN E，COLLA S，LIESA M，et al.Telomere dysfunction induces metabolic and mitochondrial compromise[J].Nature，2011，470（7334）：359-365.

[36] PASSOS J F，SARETZKI G，VON ZGLINICKI T.DNA damage in telomeres and mitochondria during cellular senescence：is there a connection？[J].Nucleic Acids Research，2007，35（22）：7505-7513.

（收稿日期：2022-10-31） （本文編輯：何玉勤）