細胞衰老，可通過哪些標志物來測定？

Leonard Hayflick及其同事在1961年**描述了細胞衰老（cellular senescence）的概念，它指的是細胞周期處于**性停滯狀態(tài)。在經(jīng)過若干次傳代后，細胞失去了擴增能力，但仍然保持活力和代謝活性。這一發(fā)現(xiàn)與之前提出的細胞可以無限增殖的概念形成鮮明對比。

衰老可在發(fā)育和損傷過程中促進組織重塑，并具有強大的抗腫瘤潛力，但衰老細胞的過度積累會產(chǎn)生一種促炎狀態(tài)，從而導致各種與年齡相關(guān)的疾病，特別是癌癥。因此，識別和表征衰老細胞，以此作為治療癌癥及其他年齡相關(guān)性疾病的靶點，是一種**前景的策略。

然而，由于衰老具有異質(zhì)性，且表型復雜多樣，目前還沒有開發(fā)出一套通用的衰老標志物。在這篇文章中，我們將介紹一些標志物，它們可以幫助研究人員在體外和體內(nèi)分析中鑒定衰老細胞。

測定衰老的N種方法

衰老的一般特征是慢性DNA損傷應(yīng)答（DDR）激活、細胞周期停滯、促炎因子和組織重塑因子的分泌增強、抗凋亡、代謝改變和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。衰老細胞往往表現(xiàn)出特征性的結(jié)構(gòu)改變，包括細胞增大和扁平、溶酶體和線粒體堆積、細胞核變化以及質(zhì)膜改變。

一些應(yīng)激源，包括致癌應(yīng)激、氧化應(yīng)激、遺傳毒性藥物及其他刺激，可以誘導衰老，因此體外至少定義了七種類型的衰老（DNA損傷誘導的衰老、癌基因誘導的衰老等），但并非所有類型都在體內(nèi)得到證實。目前測定衰老標志物的方法有很多種，但考慮到衰老的異質(zhì)性，需要綜合使用多種方法，才能可靠地鑒定衰老細胞。

形態(tài)變化

衰老細胞會經(jīng)歷各種各樣的形態(tài)變化，包括細胞大小和性狀的變化、細胞核變化，以及溶酶體和線粒體的堆積。細胞核變化可以通過異染色質(zhì)標志物來觀察，包括H3K9me3和HP1γ。衰老細胞中的溶酶體含量可以通過?半乳糖苷酶活性（SA-β-gal）分析來測定，這是最常用的衰老細胞檢測之一。

蘇丹黑B（SBB）和生物素標記的GL13也可以用來測定衰老細胞中的溶酶體含量。重要的是，形態(tài)學變化雖然很容易在體外觀察到，但也體內(nèi)卻很難測定。衰老細胞還會出現(xiàn)質(zhì)膜變化，而氧化波形蛋白是最常見的檢測方法。

DNA損傷的標志物

衰老細胞的特征之一是DNA損傷以及DNA損傷應(yīng)答的激活。在衰老細胞中，DNA損傷的標志物包括磷酸化的組蛋白H2AX（γH2AX）和磷酸化的p53。另一個特征是存在“極度縮短的”端粒，端粒出現(xiàn)雙鏈斷裂，因此激活DNA損傷應(yīng)答和細胞周期停滯。

細胞周期停滯的標志物

細胞衰老的公認特征之一是不可逆的細胞周期停滯，它是由某些細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑（CDKi）驅(qū)動的。主要的CDKi標志物包括CDKN2A（p16INK4a）、CDKN2B（p15）和CDKN1A（p21）。這些CDKi的積累會導致RB家族蛋白的持續(xù)活化，而分泌表型和ROS產(chǎn)生往往會加強這種活化。

BrdU/EdU摻入分析也可以用來測定細胞周期停滯，不過由于這種分析測定的是細胞增殖，而不是細胞周期停滯，因此通常還需要同時測定p16和p21的表達水平。

SASP標志物

衰老相關(guān)分泌表型（SASP）是指衰老細胞分泌的一系列細胞因子、趨化因子及其他分子。SASP成分種類繁多，并不是所有類型的衰老細胞都會分泌這些成分。因此，SASP圖譜無疑是異質(zhì)性的，不建議將其作為確定衰老細胞的**方法。

文獻中報道了多個SASP成分。具體包括一些白細胞介素（IL1、IL1a、IL1b、IL6、IL7、IL8、IL13和IL15）、趨化因子（BLC、CXCL1、CXCL2、CXCL3、MCP1、MCP2、MCP4、MIP-1A、MIP-1B、MIP-3A、HCC-4、eotaxin、eotaxin-3、TECK、ENA-78、I-309和I-TAC）、一些炎癥標志物（如TGF-?、INF-γ和MIF）、生長因子和調(diào)節(jié)因子、蛋白酶，以及受體和配體。

抗凋亡標志物

衰老細胞對凋亡具有抵抗力，因此人們也用一些與細胞生存網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的分子標志物來鑒定衰老細胞。不過，值得注意的是，一些非衰老細胞類型（最明顯的是血細胞）也表達這些因子，因此它們本身不足以鑒定衰老。

BCL-XL、BCL-W、p21、PAI-2和HSP90都在衰老細胞的存活過程中發(fā)揮作用，也被視為衰老的標志物。此外，TRAIL-R4/DCR2也是一種常見的衰老標志物，能夠讓衰老細胞免于免疫介導的細胞凋亡。

在體內(nèi)測定衰老

由于體內(nèi)的細胞分裂速度比較慢，而且存在空間異質(zhì)性，因此體內(nèi)的衰老研究一向比較困難。不過，隨著轉(zhuǎn)基因動物模型的開發(fā)和檢測技術(shù)的改進，研究人員已開始繪制體內(nèi)的衰老圖譜，但在這方面仍有許多工作要做。

利用體內(nèi)模型，人們觀察到各種經(jīng)典的衰老標志物，包括p16和SA-β-gal，以及利用體外培養(yǎng)物確定的幾種SASP成分，包括一些細胞因子和趨化因子（MIP-1A、GRO、eotaxin-3、IL1b、IL13）。與體外模型一樣，體內(nèi)研究同樣需要多個衰老標志物。

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