衰老細(xì)胞清除劑在心血管疾病中的研究進(jìn)展

劉婧玚 孫經(jīng)武 劉振 石新燁 董文敬

濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院心內(nèi)科，濱州 256603

細(xì)胞衰老

細(xì)胞衰老是指在外界各種刺激下，位于染色體末端的DNA區(qū)域（端粒）被磨損，從而導(dǎo)致細(xì)胞被強(qiáng)制施加永久性增殖抑制的過(guò)程。一些刺激因子已被證明可誘導(dǎo)細(xì)胞衰老，包括活性氧、DNA損傷劑和激活的癌基因等；無(wú)論是何種應(yīng)激源，端粒區(qū)域的DNA損傷都會(huì)激活持續(xù)的DNA損傷反應(yīng)（DDR）［1］。而這種損傷反應(yīng)會(huì)使包括心肌細(xì)胞在內(nèi)的絕大多數(shù)細(xì)胞激活p53-p21-RB或p16INK4A-RB通路，發(fā)生細(xì)胞生長(zhǎng)阻滯［2-3］。盡管衰老細(xì)胞處于穩(wěn)定的非分裂形態(tài)，但其代謝活躍，表現(xiàn)為多種基因水平的上調(diào)及相關(guān)分泌蛋白表達(dá)增加，如白細(xì)胞介素、干擾素、細(xì)胞刺激因子、腫瘤壞死因子及轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子等，這些細(xì)胞因子總稱(chēng)為衰老相關(guān)分泌表型（SASP）［4-5］。

衰老在不同的生理環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生不同的影響，已有研究證明其在促進(jìn)傷口修復(fù)、胚胎發(fā)育等方面具有積極作用［6-7］。然而，隨著衰老細(xì)胞不斷積累，組織功能的障礙也會(huì)隨之出現(xiàn)［8］。細(xì)胞衰老與心血管疾病之間的關(guān)系密切，證明其相關(guān)性的試驗(yàn)仍在不斷進(jìn)行。已有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，抑制p16Ink4a基因的表達(dá)可以抑制衰老途徑通路的激活，從而解除細(xì)胞生長(zhǎng)阻滯，改善衰老組織的功能［9］。在p16INKATTAC轉(zhuǎn)基因小鼠模型中，p16Ink4a啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)FK506結(jié)合蛋白-Caspase 8融合蛋白的表達(dá)，當(dāng)小鼠經(jīng)合成藥物AP20187干預(yù)后，F(xiàn)K506結(jié)合蛋白與Caspase 8發(fā)生二聚化，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡［10］。此外，含有由p16Ink4a啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)的截短型單純皰疹病毒1型胸苷激酶的p16-3MR小鼠模型和由p16Ink4a啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)硝基還原酶的P16NTR小鼠模型，可分別通過(guò)更昔洛韋（GCV）或甲硝唑給藥特異性殺死表達(dá)p16Ink4a的細(xì)胞［6，9，11］。這兩項(xiàng)轉(zhuǎn)基因相關(guān)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)衰老相關(guān)通路的抑制，發(fā)現(xiàn)可以延緩冠心病進(jìn)展并改善心室功能，為衰老與心血管疾病之間的關(guān)聯(lián)性提供了確切證據(jù)，并促進(jìn)了對(duì)清除衰老細(xì)胞藥物方法的深入研究，以期延緩臨床上衰老相關(guān)心血管疾病的進(jìn)展。

衰老細(xì)胞清除劑

脂肪前體細(xì)胞是體內(nèi)觀察到的衰老細(xì)胞含量最豐富的細(xì)胞之一，通過(guò)對(duì)其轉(zhuǎn)錄組的分析，發(fā)現(xiàn)衰老細(xì)胞通過(guò)激活多個(gè)通路來(lái)抵抗自身的凋亡［12-13］。這些抗自身凋亡通路的激活使衰老細(xì)胞中多個(gè)促生存和抗凋亡蛋白的激活或表達(dá)，包括Bcl-2家族成員、p53/p21Cip、Ephrins（EFNB1或3）、PI3KCD、纖溶酶原激活抑制劑-1和2（PAI1和2）和缺氧誘導(dǎo)因子-1α，因此可通過(guò)對(duì)這些蛋白因子通路的抑制來(lái)實(shí)現(xiàn)促進(jìn)衰老細(xì)胞的凋亡［14-17］。對(duì)一種或多種促生存蛋白具有特異靶向識(shí)別作用且自身具有生物活性的化合物被稱(chēng)為衰老細(xì)胞清除劑，可優(yōu)先誘導(dǎo)衰老細(xì)胞凋亡。迄今為止，許多不同的衰老細(xì)胞清除劑已經(jīng)被確定，其中Bcl-2抑制劑navitoclax（ABT263）、酪氨酸激酶抑制劑達(dá)沙替尼與槲皮素的聯(lián)合治療在冠心病方面已得到相對(duì)充分的研究［14］。因此，我們將在本綜述中重點(diǎn)介紹這類(lèi)藥物與相關(guān)心血管疾病的關(guān)系。

1、達(dá)沙替尼和槲皮素

達(dá)沙替尼和槲皮素為酪氨酸激酶抑制劑，在Olave等［18］的實(shí)驗(yàn)中，達(dá)沙替尼被認(rèn)為通過(guò)抑制ephrins的促生存網(wǎng)絡(luò)（包括Bcl-xL、PI3KCD、p21、PAI1和PAI2等）促進(jìn)衰老細(xì)胞凋亡。槲皮素是一種天然黃酮醇，是包括PAI和PI3K在內(nèi)的多種促生存蛋白的抑制劑，當(dāng)應(yīng)用此藥物時(shí)，可降低Bcl-W的表達(dá)。單獨(dú)的達(dá)沙替尼與槲皮素治療有一定的抗衰老效果，而其聯(lián)合治療則是一種更有效的體內(nèi)抗衰老藥物。同樣在Zhu等［14］的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)siRNA介導(dǎo)的抑制劑可以優(yōu)先降低衰老細(xì)胞的活力，但不降低增殖或靜止的分化細(xì)胞的活力，以此為藥物靶向治療指明方向。

2、Bcl-2抑制劑navitoclax（ABT263）

Chang等［19］、蘇路路等［20］在衰老模型的研究中，發(fā)現(xiàn)Bcl-2抑制劑ABT263可以改善老年小鼠及經(jīng)放射治療小鼠中因造血干細(xì)胞的細(xì)胞衰老而導(dǎo)致造血干細(xì)胞的功能損傷，并選擇性的清除一定的衰老細(xì)胞，進(jìn)而恢復(fù)肺組織及肌肉組織的功能；不僅如此，ABT263對(duì)各種原因?qū)е碌乃ダ霞?xì)胞均有細(xì)胞毒性作用。

衰老細(xì)胞清除劑與心力衰竭

人類(lèi)衰老與心肌衰老之間的關(guān)系已被報(bào)道了近20年，心血管疾病是65歲以上40%人群中的主要死亡原因，因此年齡是心血管疾病中的重要影響因素［21］。衰老的心臟經(jīng)歷了炎癥出現(xiàn)、內(nèi)皮狹窄、血管硬化、心肌細(xì)胞肥大、心肌纖維化等過(guò)程，并出現(xiàn)心臟功能受損，最終導(dǎo)致心力衰竭，尤其是射血分?jǐn)?shù)保留性心衰（HFpEF），在臨床上與衰老密切相關(guān)［22］。最近的研究表明，衰老直接導(dǎo)致小鼠年齡相關(guān)的心肌重塑，如使用p16INKATTAC模型消除衰老細(xì)胞，減少心肌纖維化及心肌細(xì)胞肥大，減少心臟功能不全的發(fā)生，提高其存活率［2，10］。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，我們可以推測(cè)：衰老細(xì)胞的積累和SASP的表達(dá)會(huì)驅(qū)動(dòng)年齡相關(guān)的心肌重塑，研究抗衰老藥物可以消除老年心臟中的衰老細(xì)胞群，從而改善心肌功能。

在高齡小鼠的相關(guān)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在心肌細(xì)胞中的衰老過(guò)程尤為顯著，并會(huì)出現(xiàn)心肌細(xì)胞特異性SASP的表達(dá)，從而加速成纖維細(xì)胞的細(xì)胞分化，誘導(dǎo)心肌細(xì)胞肥大，加速心室重構(gòu)［2，23］。Zhu等［14］初次發(fā)現(xiàn)，通過(guò)藥物干預(yù)使衰老細(xì)胞被選擇性清除可以改善心肌功能：用達(dá)沙替尼和槲皮素聯(lián)合治療24個(gè)月大的小鼠可顯著促進(jìn)血管內(nèi)皮功能的修復(fù)，并提高左心室射血分?jǐn)?shù)。此研究表明衰老細(xì)胞對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞有損傷反應(yīng)，但未具體評(píng)估實(shí)驗(yàn)前后心肌衰老水平，因此，尚不能排除內(nèi)皮細(xì)胞群中衰老細(xì)胞的累積是否通過(guò)SASP發(fā)出的旁分泌信號(hào)而導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙。

隨著年齡的增長(zhǎng)，心肌衰老影響會(huì)波及心肌細(xì)胞以外的群體。在人類(lèi)心臟中，心臟前體細(xì)胞（CPC）也隨著年齡的增長(zhǎng)而獲得衰老表型。與從34～62歲的年輕人心臟獲得的CPC相比，從77～86歲老年人的心臟獲得的CPC顯示出復(fù)制減少和心肌細(xì)胞分化潛力降低的特征［24］。此外，衰老細(xì)胞清除劑達(dá)沙替尼和槲皮素在體外被證明可以消除衰老的CPC，并延緩心室重塑，包括抑制心肌纖維化和心肌細(xì)胞肥大，還會(huì)促進(jìn)心肌細(xì)胞更新，甚至?xí)黾铀ダ闲∈笮呐K中CPC的增殖［24］。盡管關(guān)于CPC在衰老過(guò)程中對(duì)心肌細(xì)胞增殖的作用大小還存在爭(zhēng)議，但CPC細(xì)胞群的功能障礙可能會(huì)打破心肌細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，并使心肌細(xì)胞更新速度下降［25-26］。

衰老細(xì)胞清除劑與心肌梗死

老年人群中，冠心病的患病率較高、預(yù)后較差已成為其特征之一，隨著年齡的增長(zhǎng)，心肌梗死的病死率呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)［27］。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（TGF）-β2是心肌細(xì)胞SASP的1個(gè)組成部分，在心肌梗死前應(yīng)用衰老細(xì)胞清除劑navitoclax的治療降低了心肌細(xì)胞衰老和TGF-β2的表達(dá)［23］。在老年小鼠心肌梗死模型中，未經(jīng)藥物干預(yù)的心肌梗死小鼠左室功能逐漸下降，而navitoclax治療的老年小鼠心肌梗死后4周表現(xiàn)出更高的存活率，且具有更高的左心室收縮功能［24］。盡管對(duì)衰老細(xì)胞清除劑改善心肌梗死后心功能的機(jī)制及作用過(guò)程還需要進(jìn)一步探究，但這些數(shù)據(jù)表明抗衰老治療有助于損傷后的恢復(fù)，具有一定的治療潛力。這也與使用p16INKATTAC小鼠模型消除衰老細(xì)胞的觀察結(jié)果一致，提高了對(duì)受損心肌功能障礙抵抗的治療的可能性。

在使用p53基因敲除小鼠的心肌梗死模型中，研究者對(duì)成纖維細(xì)胞群中的衰老細(xì)胞進(jìn)行抑制，發(fā)現(xiàn)在心肌梗死后1周心肌纖維化加劇且出現(xiàn)梗死面積的增加［28］。雖然此實(shí)驗(yàn)表明，消除心肌梗死后的衰老細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生有害影響，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，抑制心肌梗死后的衰老也在某些程度上減輕炎癥，并降低SASP相關(guān)細(xì)胞因子的表達(dá)，如白細(xì)胞介素（IL）-1、趨化因子配體1、趨化因子配體2、IL-6、粒細(xì)胞趨化蛋白2和巨噬細(xì)胞集落刺激因子［28-29］。因此，雖然在衰老初期可能會(huì)限制纖維化進(jìn)程，但如果不進(jìn)行有效抑制，慢性衰老可能會(huì)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)促進(jìn)心肌梗死后的進(jìn)一步纖維化，從而導(dǎo)致炎癥。當(dāng)衰老狀態(tài)開(kāi)始后，抗衰老藥物會(huì)消除衰老細(xì)胞，因此抗衰老治療提供了一類(lèi)方向：可以阻止產(chǎn)生SASP的成纖維細(xì)胞，而不阻止成纖維細(xì)胞群內(nèi)衰老的開(kāi)始，也就不會(huì)阻止成纖維細(xì)胞衰老在減輕心肌梗死后纖維化中發(fā)揮的有益作用。

衰老細(xì)胞清除劑與冠心病

衰老細(xì)胞在動(dòng)脈粥樣硬化的早期階段即出現(xiàn)累積，并分化為多種不同的細(xì)胞類(lèi)型，包括內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞、泡沫細(xì)胞和T細(xì)胞［30］。而所有衰老細(xì)胞類(lèi)型的共同特點(diǎn)是通過(guò)分泌SASP導(dǎo)致炎癥的增加，并促進(jìn)細(xì)胞壞死進(jìn)一步擴(kuò)大、細(xì)胞外基質(zhì)退化、纖維帽變薄和血小板內(nèi)血管生成等過(guò)程加劇動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展［31］。在使用低密度脂蛋白受體缺乏（Ldlr-/-）的小鼠經(jīng)高脂飲食干預(yù)建立動(dòng)脈粥樣硬化的模型中，富含斑塊的主動(dòng)脈弓中SASP成分的轉(zhuǎn)錄水平明顯升高，包括基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP-3、MMP-13）以及炎性細(xì)胞因子［IL-1α、腫瘤壞死因子（TNF）-α］水平的升高，在使用衰老細(xì)胞清除劑navitoclax治療后發(fā)現(xiàn)，主動(dòng)脈弓組織中斑塊數(shù)量和單個(gè)斑塊的平均大小降低，進(jìn)而抑制了動(dòng)脈粥樣硬化的形成［9］。同樣在小鼠動(dòng)脈粥樣硬化模型中，經(jīng)達(dá)沙替尼聯(lián)合槲皮素抗衰老治療后發(fā)現(xiàn)，斑塊中衰老細(xì)胞的數(shù)目及斑塊鈣化的減少［32］。除此之外，有幾項(xiàng)使用藥物遺傳學(xué)或藥理學(xué)方法的研究也在探討通過(guò)抑制衰老來(lái)預(yù)防或逆轉(zhuǎn)斑塊形成［33］。

前景與展望

衰老作為心血管疾病的一種致病因素，還會(huì)導(dǎo)致包括與高血壓和主動(dòng)脈瘤相關(guān)的動(dòng)脈功能障礙和動(dòng)脈硬化，甚至被認(rèn)為通過(guò)SASP促進(jìn)血液凝固，導(dǎo)致血栓事件增加，從而增大老年人的卒中風(fēng)險(xiǎn)［34-37］。這些適應(yīng)癥可能是老年藥物治療的潛在目標(biāo)，值得進(jìn)一步研究。

目前可用的抗衰老藥物并不針對(duì)單個(gè)分子或細(xì)胞類(lèi)型，因此抗衰老治療將不可避免地影響整個(gè)系統(tǒng)的衰老負(fù)擔(dān)。雖然清除衰老細(xì)胞可能是有利的，但也需要進(jìn)一步明確抗衰老藥物延緩心血管相關(guān)疾病的機(jī)制。此外，系統(tǒng)性清除人體內(nèi)的成熟細(xì)胞的長(zhǎng)期影響尚不清楚，盡管在短期內(nèi)清除衰老心肌細(xì)胞可改善心臟功能，但仍需進(jìn)一步研究以確保清除有絲分裂后的細(xì)胞群不會(huì)對(duì)組織完整性產(chǎn)生長(zhǎng)期有害影響。總之，雖然這些問(wèn)題仍有待回答，但抗衰老藥物在心血管疾病中仍有巨大潛力，有望成為臨床治療衰老相關(guān)心血管疾病的新方法。