細胞衰老是細胞生命周期的一個重要階段。在人類、小鼠及其它一些物種中，衰老細胞的積累已被證明可加速多種疾病的發(fā)生，包括衰老相關(guān)疾病、年齡相關(guān)疾病、免疫衰老等。目前我們對衰老細胞生物學(xué)的理解主要來源于組織培養(yǎng)研究，但組織中的衰老細胞相對罕見且難以表征。對此，2024年6月3日，SenNet聯(lián)盟在《Nature Reviews Molecular Cell Biology》期刊上發(fā)表了題為“SenNet recommendations for detecting senescent cells in different tissues”的綜述性文獻，研究人員對已有文獻報道的組織中的細胞衰老標(biāo)記物進行了全面分析，提供了使用細胞衰老標(biāo)志物來鑒定組織中的衰老細胞的建議，為衰老相關(guān)研究提供了寶貴的資源。

Part 1細胞衰老的定義

細胞衰老被定義為一種穩(wěn)定的細胞周期停滯，這種停滯是對環(huán)境應(yīng)激或內(nèi)部損傷的一種反應(yīng)。這種反應(yīng)會觸發(fā)一系列細胞內(nèi)表型的變化，影響細胞的正常功能和生存能力。

盡管關(guān)于細胞衰老在組織中的驅(qū)動機制尚未完全明確，但現(xiàn)有研究表明，衰老細胞的逐漸累積與慢性炎癥之間存在密切聯(lián)系，這種累積可能對組織功能產(chǎn)生不利影響，甚至導(dǎo)致功能障礙。衰老細胞為何會隨年齡增長而累積？原因可能有兩種：一是隨著年齡的增長生成的衰老細胞數(shù)量增多；二是免疫系統(tǒng)清除衰老細胞的能力隨著年齡的增長而逐漸減弱，導(dǎo)致它們在組織中的積累。其中，后者得到了較多證據(jù)的支持，免疫系統(tǒng)的清除功能確實會隨著年齡增長而有所下降。

Part 2細胞衰老的特征

盡管關(guān)于細胞衰老在組織中的驅(qū)動機制尚未完全明確，但現(xiàn)有研究表明，衰老細胞的逐漸累積與慢性炎癥之間存在密切聯(lián)系，這種累積可能對組織功能產(chǎn)生不利影響，甚至導(dǎo)致功能障礙。衰老細胞為何會隨年齡增長而累積？原因可能有兩種：一是隨著年齡的增長生成的衰老細胞數(shù)量增多；二是免疫系統(tǒng)清除衰老細胞的能力隨著年齡的增長而逐漸減弱，導(dǎo)致它們在組織中的積累。其中，后者得到了較多證據(jù)的支持，免疫系統(tǒng)的清除功能確實會隨著年齡增長而有所下降。

圖1. 細胞衰老的特征

（圖片來自《Nature Reviews Molecular Cell Biology》）

1）細胞周期停滯：

衰老細胞中的p53、p16INK4A（由CDKN2A編碼）和p21CIP1（由CDKN1A編碼）等分子上調(diào)，導(dǎo)致RB家族蛋白的持續(xù)激活。這種激活抑制了E2F的轉(zhuǎn)錄活化，進而使細胞周期停滯。

2）DNA損傷應(yīng)答的激活：

衰老細胞中，磷酸化組蛋白變體H2AX和檢查點及DNA修復(fù)因子（如T53BP1）在全基因組損傷位點形成病灶聚集。這些變化表明DNA損傷應(yīng)答機制被激活，以應(yīng)對衰老過程中積累的DNA損傷。

3）核改變：

衰老細胞經(jīng)歷全局異染色質(zhì)損失和局部獲得，形成衰老相關(guān)異染色質(zhì)灶（SAHF）。其特征為組蛋白H3在第九位賴氨酸三甲基化（H3K9me3）增加。同時，轉(zhuǎn)座元件如長間隔元件1（LINE-1）被激活，衰老相關(guān)衛(wèi)星擴張（SADS）和端粒相關(guān)灶點（TAF）形成。另外，LMNB1和核纖層相關(guān)域丟失，進一步影響核結(jié)構(gòu)。

4）抗凋亡因子的上調(diào)：

衰老細胞中，ABL1、EFNB1、BCL2L1、EFNB3、SERPINB2和PI3K等抗凋亡因子上調(diào)，這有助于細胞在衰老過程中抵抗凋亡信號。

5）衰老相關(guān)分泌表型（SASP）：

衰老細胞釋放細胞因子、趨化因子和生長因子，共同構(gòu)成影響細胞微環(huán)境的炎癥反應(yīng)。部分蛋白質(zhì)通過細胞外囊泡分泌，而部分線粒體顯示線粒體外膜滲透性，釋放線粒體DNA（mtDNA），加重SASP的出現(xiàn)。

6）溶酶體含量增加和β-半乳糖苷酶活性提升：

衰老細胞中溶酶體含量增加，β-半乳糖苷酶活性提升，這些變化可能與細胞內(nèi)的廢物處理和代謝適應(yīng)有關(guān)。

7）代謝適應(yīng)：

代謝適應(yīng)是由線粒體功能的變化引起的，線粒體功能的改變增加了活性氧（ROS）的產(chǎn)生，可能進一步影響細胞的生存和功能。

8）細胞表面標(biāo)志物：

衰老細胞上調(diào)衰老相關(guān)蛋白質(zhì)和糖類受體的表達，這些標(biāo)志物可能用于識別和分離衰老細胞。

9）形態(tài)學(xué)變化：

衰老細胞在細胞培養(yǎng)中變得扁平、增大和空泡化。細胞核增大，核起泡，形成胞質(zhì)染色質(zhì)片段（CCFs）。

綜上所述，衰老細胞的九種特征涵蓋了形態(tài)、代謝、酶活、色素、基因組、表觀遺傳、蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)、營養(yǎng)感應(yīng)和分泌表型等多個方面。這些特征共同反映了細胞在老化過程中的復(fù)雜變化，并可能對組織功能和機體健康產(chǎn)生深遠影響。

Part 3細胞衰老的標(biāo)志物

SenNet聯(lián)盟強調(diào)利用多個衰老特征支持細胞衰老存在的重要性，并整理一個信息豐富的標(biāo)志物數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫中收錄了224篇相關(guān)論文和328種標(biāo)志物，涵蓋了14種小鼠和人類組織以及循環(huán)標(biāo)志物。為了確定衰老研究中標(biāo)志物的優(yōu)先級，研究人員重點列出在三種或更多組織中記錄的衰老標(biāo)志物（見表1）。

表1. 細胞衰老標(biāo)志物

（表格來自《Nature Reviews Molecular Cell Biology》）

表1中僅展示了部分靶標(biāo)信息，如需完整信息，微信掃碼獲取完整表格。

（表格來自《Nature Reviews Molecular Cell Biology》）

細胞衰老相關(guān)靶分子

云克隆開發(fā)了上述研究中涉及的相關(guān)靶標(biāo)蛋白，抗體以及試劑盒產(chǎn)品。靶標(biāo)和核心貨號如下，供參考。

使用單一的細胞衰老標(biāo)志物在識別組織中的衰老細胞時往往缺乏足夠的特異性和敏感性。為了準確識別組織中的衰老細胞，需要在同一細胞中檢測到至少三種細胞衰老的標(biāo)志物，以提高識別的特異性和敏感性，減少假陽性結(jié)果。云克隆多因子檢測試劑盒作為高效可靠的定量檢測工具，特別適用于細胞衰老領(lǐng)域的科學(xué)研究。這類試劑盒可同時檢測多種細胞衰老標(biāo)志物，為科研人員提供了深入的理解細胞衰老機制及其調(diào)控途徑的手段。