Nat Aging：科学家揭示细胞衰老的秘密——如何在活体内追踪“老态龙钟”的细胞？

来源：100医药网 2025-07-18 10:38

细胞衰老是生物体不可避免的自然过程，其既是细胞对各种应激因素（比如基因突变、DNA损伤、氧化应激等）的一种自我保护机制，又与衰老和多种慢性疾病的发生密切相关。近年来，随着科学家们对细胞衰老研究的不断深入，他们逐渐认识到，细胞衰老不仅影响单个细胞，还能通过细胞间的相互作用在组织中传播进而影响整个生物体的健康状态。有研究表明，细胞衰老与诸如心疾病、等多种慢性疾病的发生密切相关，而且这些慢性疾病的发病率随着机体年龄增长而显著上升。因此，深入研究细胞衰老的机制及其在生物体内的作用对于开发抗衰老治疗策略具有重要意义。

近日，一篇发表在国际杂志Nature Aging上题为 Characterizing primary and secondary senescence in vivo 的研究报告中，来自东京大学等机构的科学家们通过研究开发了一种新型活体系统，其或能揭示衰老细胞在活体组织中的行为及其如何通过复杂的异质性机制来影响机体的衰老过程。

尽管细胞衰老在体外研究中已经取得了一定进展，但其在生物体内的生理作用仍不清楚，主要原因是缺乏可靠的模型及难以在复杂的组织环境中识别衰老细胞。为了克服这一难题，研究人员构建了两种小鼠模型，其能分别诱导表达持续激活的MEK1（caMEK1）和MKK6（caMKK6），这两种蛋白能分别激活ERK和p38 MAPK信号通路，而这两个通路在体外已被证实能触发细胞衰老。通过结合双色标记系统，研究人员就能区分原发性衰老细胞（红色荧光）和周围继发性衰老细胞（绿色荧光），从而在单细胞水平上分析基因表达并追踪衰老在组织中的传播。

文章中，研究人员发现，caMEK1和caMKK6在肝脏和结肠组织中均能诱导衰老的典型特征，包括p21表达增加、DNA损伤反应及衰老相关分泌表型（SASP）的激活。通过对单细胞水平的空间分辨RNA表达分析，研究人员发现，每次衰老诱导都会产生独特的转录组特征，即使在同一细胞类型中也是如此，这就解释了体内衰老细胞的异质性。研究人员还发现，主要由巨噬细胞分泌的白细胞介素-1 （IL-1 ）能诱导邻近细胞发生继发性衰老。Notch信号通路也能在原发性和继发性衰老中发挥作用，其或能通过细胞间通信促进侧向诱导，这就进一步强调了细胞间信号传导在塑造衰老微环境中的重要性。

一个特别引人注目的发现是，衰老会破坏肝脏的区域化，这是一种对肝脏代谢功能至关重要的空间组织，尤其是在caMEK1诱导的模型中，这种破坏会导致代谢相关基因表达受损，类似于自然衰老组织中观察到的变化。通过比较分析后，研究者证实，这些模型中的衰老细胞的转录组特征与老年小鼠和人类中发现的特征非常相似，这就表明，衰老在年龄相关的组织中起着因果作用。

综上，这项研究首次在单细胞水平上全面描述了原发性和继发性衰老细胞在生物体内的特征。通过提供衰老细胞在活体组织中功能及如何影响周围细胞的前所未有的见解，相关研究结果为未来的研究和针对衰老的治疗策略奠定了基础，随着科学家们对衰老机制的进一步探索，这些模型有望为开发抗衰老治疗策略提供新的思路和方法。（100yiyao.com）

参考文献：

Sogabe, Y., Shibata, H., Kabata, M.et al..Nat Aging (2025). doi：10.1038/s43587-025-00917-y