肺血管衰老细胞的SASP：肺动脉高压防治新靶点

韦雅芹，夏世金

复旦大学附属华东医院，上海市老年医学研究所，上海 200040

日趋增多的国家正在面临不同程度的人口老龄化压力，伴随而来的老年病高发所致的医疗卫生系统负担不断加重，已成为亟待解决的重大公共卫生问题。 老年病是慢性病，老年患者常常多种慢病共存。 常见的老年病主要有心肺血管疾病、神经系统疾病、糖尿病、肌少症、肿瘤和衰弱等，而肺动脉高压（pulmonary hypertension， PH）是其中之一。 流行病学数据显示， PH 的患病率约占全球人口的1%［1］；所有年龄段均可能发生 PH［2］，成年患者的年患病率约为每 100 万人中出现 3 ～10 个新发病例［3］，而老年PH 患者（ ＞65岁）占比已高达 10%［1］。 这提示衰老可能是PH 不可忽视的危险因素之一。 衰老是机体随增龄出现结构和功能退行性衰变的过程，从研究的角度可分为细胞衰老、器官衰老和整体衰老，而细胞衰老是器官衰老和整体衰老的基础。 细胞衰老在各种退行性血管疾病和肺部病变的发病机制中发挥着重要作用。 衰老细胞分泌一类被称为衰老相关分泌表型（senescence-associated secretory phenotype， SASP）的调节型物质，后者包括细胞因子、趋化因子、蛋白酶和生长因子等，促进衰老相关的病理学过程［4］。 细胞衰老尤其是SASP 在PH 发生中的作用研究尚缺乏。 因此，本综述以主要的构成衰老肺血管的细胞群为着力点，探讨细胞衰老在PH 肺血管损伤中的病理生理学作用，并寻求靶向SASP 防治PH 的新策略。

1 PH 概述

PH 是以肺远端小动脉重塑为特点的异质性疾病。 肺动脉压升高会加重正常薄壁右心室射血负担，无法维持正常的心输出量，当发展为进行性右心功能障碍时会导致症状加重，这是PH 致死的主要原因之一。 PH 最常见的类型是由左心疾病导致的PH，其次是慢性肺疾病或低氧相关的 PH［2］。 目前指南对于 PH 并没有明确的治疗方案。 因此，临床医师急需寻找到其他靶点和治疗方案，以期降低PH 的死亡率。 考虑到心功能障碍和慢性肺疾病的主要人群集中在老年患者，本研究将从衰老层面重新解读PH 和潜在的治疗靶点。

2 衰老概述

衰老可分为生理性衰老和病理性衰老。 通常所说的衰老为生理性衰老，概括为生物正常结构与生理功能出现不可逆的衰退过程，是1 种普遍的不可逆转的生理过程。衰老导致的器官生理功能进行性减退是糖尿病、心血管疾病和神经退行性疾病的危险因素。 不同生物衰老的特征可以概括为：基因组不稳定、端粒损耗、表观遗传改变、丧失蛋白稳定性、对营养感受紊乱、线粒体功能紊乱、细胞衰老、干细胞耗竭和细胞间通信改变等［5］。 衰老的机制复杂多样，深入研究衰老的致病机制将有助于发现防治衰老相关疾病的新靶点。

3 细胞衰老与SASP

细胞衰老和衰老之间的因果关系还存在争议，但是人们普遍认为衰老细胞的积累是衰老的主要特征之一。 细胞衰老是指细胞在遭受各种理化因素的刺激损伤（DNA损伤，氧化应激损伤，端粒功能障碍等）后进入1 种稳定的细胞周期停滞状态［6］。 目前将细胞衰老大致分为2 类，即复制性衰老和早衰。 复制性衰老由Hayflick 等［7-8］首先发现，最初观察到成纤维细胞复制停止，之后证实其机制可能与端粒缩短或功能障碍有关。 后来有研究［9］发现，细胞在各种氧化应激损伤刺激下也可以出现相似的衰老表型，这可能与DNA 损伤或干扰异染色质有关，即应激诱导的早衰。

衰老细胞分泌1 类被称为SASP 的复杂促炎性因子，包括多种细胞因子、趋化因子、蛋白酶、生长因子和细胞外囊泡等［10］。 衰老细胞的功能依赖于SASP，衰老细胞通过这些调节型物质干扰周围健正常细胞的功能。 然而这种影响在不同的病理环境下发挥完全不同的作用。例如，衰老细胞与SASP 可能发挥抗肿瘤作用。 在衰老过程中，随着DNA 损伤和氧化应激损伤的累积， p53 的激活和p21表达增加促使细胞衰老［11］。 此外，对衰老细胞积累起最突出作用的周期蛋白依赖性激酶抑制剂是p16INK4a（p16）［12］。 研究［13］发现，缺乏 p16 的小鼠易于自发形成肿瘤，因此它对持久维持肿瘤细胞增殖抑制状态至关重要。Cao 等［14］研究发现，辅酶 Q10 类似物通过调节 ROS／ p53／BAI1 信号通路抑制肿瘤诱导的血管生成。 基于上述研究，可以推测衰老细胞在抑制肿瘤细胞方面的优势，衰老细胞通过上调p53、p16 和p21 阻断细胞周期进程，从而抑制肿瘤细胞增殖和凋亡抵抗，并通过分泌SASP 促进邻近细胞的衰老，抑制肿瘤的发展。

SASP 对周围细胞的不利影响则体现在促炎症和促细胞衰老方面。 SASP 会促进衰老细胞应激反应信号通路的内源性表达水平升高，这些信号通路涉及 p38MAPK、SAPK／JNK 和 NF-κB 等［15-17］。 这些都是促进细胞衰老发生发展的主要信号通路。 研究［18-19］发现，相比于其他人群，老年群体的细胞外基质中促炎性因子略有升高，处于1种长期的、系统性的、低度的、无症状的慢性促炎状态，被定义为炎性衰老（inflamm-aging）。 造成这种现象的原因可能与老年群体的衰老细胞堆积从而形成促炎性微环境有关。 因此，内源性炎症和氧化应激处于持续升高的状态，加重与年龄相关的机体慢性应激状态，增加衰老相关疾病的风险。 有研究［20］发现，部分糖尿病患者的心脏祖细胞会处于衰老状态，由衰老的心脏祖细胞分泌的 SASP 因子使原本正常的心脏祖细胞衰老，导致心脏再生功能受损。 此外， SASP 是衰老细胞病理功能的关键介质，衰老细胞积累可通过SASP 介导组织功能障碍，例如各种病理损伤下细胞停滞后不利于肺组织的维持和修复，甚至逐渐损害肺组织的正常结构和功能，此过程可能解释慢性肺疾病的肺功能下降的部分原因，即通过SASP 因子释放和旁激活效应促进促炎症和促衰老环境的形成。 因此，如何精准调控SASP 水平是值得进一步探讨的科学问题。

4 肺血管衰老细胞是导致PH 的重要因素之一

PH 最典型的病理学特征为不可逆的血管重塑。 其中，肺动脉平滑肌细胞（pulmonary artery smooth muscle cell， PASMC）和肺动脉内皮细胞（pulmonary artery endothelial cell， PAEC）是主要的反应细胞。 这些肺血管壁细胞受到多种因素的刺激和调控，出现不同的表型，最后共同导致肺动脉管壁增厚、管腔变窄和血管重塑。 细胞衰老在肺血管重塑和PH 发生过程中发挥关键作用，不可忽视。

4.1 肺动脉平滑肌细胞与衰老PASMC 是动脉中层的基本组成部分，对于动脉生理和病理至关重要。 随着年龄的增长，一部分衰老的PASMC 分泌SASP，另一部分则过度增殖和迁移增加，这是形成血管重构的病理基础［21］。PASMC 的表型变化可以解释为交感神经系统和肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活，以及内皮素-1 增加，维持血管壁的促炎性状态［22］。 幸运的是，衰老的 PASMC 导致 PH 的病理机制有了初步探索。 Saker 等［23］研究发现，骨桥蛋白（osteopontin）是肺血管重塑与PASMC 衰老相关的关键介质，且在衰老的人PASMCs 中上调，其释放并刺激靶细胞的迁移和增殖，进而促进肺血管重塑。 Osteopontin 既作为基质细胞蛋白，也作为可溶性因子，且在炎性条件下表达升高。 因此，衰老的PASMCs 可能释放osteopontin 发挥类似于SASP 的病理学功能。

4.2 肺动脉内皮细胞与衰老血管内皮细胞（endothelial cells，EC）具有重要的生理功能，包括调节体液，蛋白质，维持血管张力，抗血栓和抗炎的作用［24］。 低氧、炎性细胞因子和生存信号抑制等不利因素均可导致ECs 损伤。 值得注意的是，低氧是老年慢性肺疾病的常见表现，以缺氧诱导因子-1α（hypoxia inducible factor-1α， HIF-1α）为代表的信号通路与细胞衰老、 SASP 的之间存在内在联系［25］。ECs 可能会因为低氧造成氧化应激损伤和DNA 损伤，进而导致细胞衰老［26］。 衰老的 ECs 又会产生 SASP 诱导周围其他正常细胞发生衰老，形成恶性循环。 研究［27］表明， PH患者的ECs 存在不同程度的受损或功能障碍，且在PH 的初始阶段， PAEC 更容易发生凋亡和衰老［28］。 因此，上述研究表明，血管内ECs 最易直接受到各种危险因素损伤，加上SASP 对周围正常细胞的影响，又会进一步加重血管内皮损伤。

5 靶向血管细胞衰老及其SASP 抑制肺动脉重塑的PH 防治策略

如前文所述， SASP 通过某些信号通路有抑制肿瘤生长的有利功能，但是某些SASP 因子也有促炎症和促进肿瘤生长的作用，表明细胞衰老具有双重性，其作用出现矛盾点和对立性。例如，在心血管疾病方面，清除衰老细胞的治疗方法可以减轻因衰老引起的心脏病恶化，并恢复心脏的再生能力［20］。 目前，抗衰老药物的研究正在快速发展。 结合 SASP 的特点，抗 SASP 分为 2 个主要方面： （1）选择性清除衰老细胞或延缓细胞衰老，从而减少SASP；（2）抗炎治疗和预防氧化应激损伤。

5.1 SenolyticsSenolytics 是靶向并清除衰老细胞的药物的总称，尚未有正式的中文名称。 Senolytics 是新近发现的清除衰老细胞的药物［29］，通过干扰细胞衰老的信号通路和抗凋亡通路选择性杀伤衰老细胞或选择性阻断SASP。Senolytics 是达沙替尼（dasatinib）和槲皮素（quercetin）的组合疗法，通过使用 Senolytics 清除衰老细胞，从而削弱SASP 及其在体外的促炎作用。 Senolytics 的第一项临床试验改善了特发性肺纤维化患者的身体功能［30］。 事实上，早在2015年，梅奥诊所就证实达沙替尼消除衰老的人脂肪祖细胞，而槲皮素对衰老的人内皮细胞的清除作用更有效［31］。 但是，需要注意的是，达沙替尼可诱导肺血管毒性［32］。 因此，临床用药时需要综合考虑，慎重选择。

5.2 雷帕霉素雷帕霉素是mTOR 的抑制剂，是较为经典的抗衰老药物之一，能够延长小鼠寿命和延缓器官衰老［33］。 在临床上雷帕霉素有相关的抗衰老证据，如抗皮肤衰老［34］，保护软骨细胞免受 IL-18 诱导的细胞凋亡［35］，以及减少血管炎症和血管疾病的进展［36］。 mTOR 是细胞衰老的重要信号途径之一。 最新研究［37］指出， mTOR 的激活足以诱导肺细胞衰老，并诱发慢性肺疾病的典型常见表现，包括肺气肿、PH 和炎症的快速进展，而小剂量雷帕霉素抑制mTOR 可阻止细胞衰老，并抑制其 SASP。 因此，mTOR 通路可望作为慢性肺疾病包括PH 的1 个新的治疗靶点。

5.3 SIRT6SIRT6 是 Sirtuins 家族成员，属于 Sir2 组蛋白NAD（ ＋）依赖性脱酰基酶家族的哺乳动物同源物。 过表达SIRT6 蛋白有很明显的抗衰老和延长健康寿命的功能［38］。 在啮齿动物中， SIRT6 缺乏会导致中胚层组织的衰老相关变性。 研究［39］表明， SIRT6 通过共激活核转录因子红系2 相关因子2 （nuclear factor-erythroid 2-related factor 2， Nrf2）保护人间充质干细胞，免受氧化应激和衰老所致的损伤，维持间充质干细胞的稳态。 最新研究［40］指出，内源性SIRT6 是延缓血管平滑肌细胞衰老的抑制剂，SIRT6 的过表达可保留端粒的完整性，延缓细胞的衰老，并降低炎症性细胞因子的表达以及与衰老相关的血管平滑肌细胞代谢的变化。 此外， SIRT6 可促进小鼠血管平滑肌细胞的增殖和寿命，并防止衰老相关的代谢变化。

6 总结与展望

人口老龄化带来一系列老年病患者的不断增加和有效防治策略的严重不足等问题，促使人们从抗衰老的角度寻求新的防治靶点。 炎性衰老、血管衰老和免疫衰老是近年来衰老和抗衰老研究热点。 随着对SASP 的深入研究，SASP 所发挥的病理生理作用也愈发明确和完善。 PH 是一类较为严重的致死性疾病，其血管病变的机制复杂。 目前批准的所有PH 疗法针对3 条特异性信号通路，即一氧化氮、内皮素和前列环素。 但是对于第二大类和第三大类PH 患者的治疗手段依然有限。 细胞衰老无时无刻不在发生，即使是年轻个体也会不断产生衰老细胞，及时清除或延缓肺血管细胞衰老可能有助于预防和改善PH 患者的临床症状。 老年PH 患者的长期系统性的炎症状态是1 颗危险的定时炸弹，极有可能受到某种刺激损伤作为触发点而引发细胞因子风暴或其他病变。 考虑到老年PH 患者常有其他合并症的情况，抗衰老也可以在整体上使患者受益。希望未来能够越来越多的抗衰老和抗SASP 研究能够根据疾病的不同特点研发出有针对性的治疗手段，从而延长患者的健康寿命。