小鼠研究揭示:衰老细胞在年轻时能促进伤口愈合,并非总是“双刃剑”

来自一项小鼠研究的最新发现,挑战了衰老细胞(Senescent cells)一概有害的普遍认知。研究对比年轻和年老小鼠的伤口愈合过程,发现年轻小鼠快速愈合的关键在于其衰老细胞能更“强劲且短暂地”激活,并释放促愈合因子如TNF和IL-6。而年老小鼠的衰老细胞激活迟缓且效应不足。这表明衰老细胞在年轻生物体受伤时,扮演着促进修复的关键角色,而非单纯的累赘。这一发现对再生医学及抗衰老干预具有重要启发,提示我们未来在清除衰老细胞时,或许需要考虑其类型与时机,以避免“误伤”其有益功能,为开发精准抗衰老疗法指明了新方向。

一组科学家研究了年轻小鼠和年老小鼠的伤口愈合情况,发现年轻小鼠体内更强大的衰老细胞激活有助于它们更快地愈合伤口。

多项实验表明,衰老细胞与正常的伤口愈合密切相关。斑马鱼具有极强的组织再生能力,但一项实验发现,彻底清除衰老细胞会损害其再生能力[1]。从2月龄小鼠体内清除衰老细胞也会损害其伤口愈合能力[2]。

然而,众所周知,老年人伤口愈合速度较慢,且全身细胞衰老程度更高。这些研究人员决定从细胞层面深入研究这一现象。

年轻人体内衰老细胞较多。

在第一项实验中,研究人员在2月龄和24月龄小鼠的背部脂肪层上切开1厘米深的伤口,并给小鼠注射止痛药,防止感染。不出所料,年长小鼠的伤口愈合速度远慢于年轻小鼠;到第18周,年轻小鼠的伤口已经完全愈合,而年长小鼠则需要24天才能愈合。

这与衰老细胞的瞬时激活有关。在受伤前,老年小鼠伤口区域的衰老细胞数量多于年轻小鼠,这可以通过两种常用的生物标志物p16和SA-β-gal来检测;然而,受伤一周后,只有年轻小鼠表现出这两种生物标志物的显著上调,p16 mRNA基因表达的检测结果也证实了这一点。另一种衰老相关生物标志物p21仅在受伤两周后的年轻小鼠中上调,mRNA分析也证实了这一点。

SASP也出现了类似的暂时性变化。在年轻小鼠中,衰老细胞在一周内增加,同时伴随着一些已知的炎症因子(包括肿瘤坏死因子(TNF)和IL-6)以及细胞外基质重塑因子的短暂升高。然而,在老年小鼠中,IL-6的升高持续时间较年轻小鼠更长,基质重塑因子MMP8的升高持续时间也更长,而许多其他因子则没有显著升高。

衰老是有原因的

研究人员仔细观察伤口部位的细胞,分离出一个“明确的衰老”细胞群。这些细胞的p16和p21水平上调,且不表达增殖标志物Mki67。这些细胞大多是成纤维细胞,但也包含其他免疫细胞和组织细胞。作者将这些成纤维细胞描述为具有“转录活跃程序”,该程序导致SASP因子上调。

这些上调因子大多与细胞外基质的调控和生长有关,而非炎症,而细胞外基质在伤口愈合中显然发挥着重要作用。这些发现得到了人体数据的证实:一项来自年轻人伤口的RNA测序公共数据集也发现了类似的细胞外基质重塑和沉积上调现象。

不出所料,这些上调因子在老年动物体内含量较低。老年小鼠在细胞水平上的反应较弱;其衰老细胞的异质性较低。与年轻小鼠不同,老年小鼠更容易表达SASP相关的炎症因子,且基质沉积因子的激活程度较低。作者认为,老年细胞的信号传导表明其处于“功能障碍的应激状态,而非修复状态”。

总之,年轻的衰老伤口成纤维细胞启动促修复趋化因子和 ECM 重塑程序,并将其传播给邻近细胞,而年老的衰老伤口成纤维细胞则失去这种修复信号,反而表现出蛋白毒性/炎症特征,无法促进有效愈合。

正如急性炎症与被称为“炎症衰老”的慢性炎症之间存在区别一样,这项研究的结果也清晰地表明了暂时性衰老与永久性衰老之间的差异。“衰老细胞”仅仅是指不再分裂的细胞,显然,被激活而衰老以执行特定任务的细胞与因衰老而逐渐衰老的细胞之间存在着明显的区别。促进前者并消除后者,是应对衰老这一方面的一项艰巨但必要的任务。

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