衰老細胞清除劑在心血管疾病中的研究進展

劉婧玚 孫經(jīng)武 劉振 石新燁 董文敬

濱州醫(yī)學院附屬醫(yī)院心內科，濱州 256603

細胞衰老

細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，從而導致細胞被強制施加永久性增殖抑制的過程。一些刺激因子已被證明可誘導細胞衰老，包括活性氧、DNA損傷劑和激活的癌基因等；無論是何種應激源，端粒區(qū)域的DNA損傷都會激活持續(xù)的DNA損傷反應（DDR）［1］。而這種損傷反應會使包括心肌細胞在內的絕大多數(shù)細胞激活p53-p21-RB或p16INK4A-RB通路，發(fā)生細胞生長阻滯［2-3］。盡管衰老細胞處于穩(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及相關分泌蛋白表達增加，如白細胞介素、干擾素、細胞刺激因子、腫瘤壞死因子及轉化生長因子等，這些細胞因子總稱為衰老相關分泌表型（SASP）［4-5］。

衰老在不同的生理環(huán)境中會產(chǎn)生不同的影響，已有研究證明其在促進傷口修復、胚胎發(fā)育等方面具有積極作用［6-7］。然而，隨著衰老細胞不斷積累，組織功能的障礙也會隨之出現(xiàn)［8］。細胞衰老與心血管疾病之間的關系密切，證明其相關性的試驗仍在不斷進行。已有實驗發(fā)現(xiàn)，抑制p16Ink4a基因的表達可以抑制衰老途徑通路的激活，從而解除細胞生長阻滯，改善衰老組織的功能［9］。在p16INKATTAC轉基因小鼠模型中，p16Ink4a啟動子驅動FK506結合蛋白-Caspase 8融合蛋白的表達，當小鼠經(jīng)合成藥物AP20187干預后，F(xiàn)K506結合蛋白與Caspase 8發(fā)生二聚化，從而誘導細胞凋亡［10］。此外，含有由p16Ink4a啟動子驅動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啟動子驅動硝基還原酶的P16NTR小鼠模型，可分別通過更昔洛韋（GCV）或甲硝唑給藥特異性殺死表達p16Ink4a的細胞［6，9，11］。這兩項轉基因相關的動物實驗通過對衰老相關通路的抑制，發(fā)現(xiàn)可以延緩冠心病進展并改善心室功能，為衰老與心血管疾病之間的關聯(lián)性提供了確切證據(jù)，并促進了對清除衰老細胞藥物方法的深入研究，以期延緩臨床上衰老相關心血管疾病的進展。

衰老細胞清除劑

脂肪前體細胞是體內觀察到的衰老細胞含量最豐富的細胞之一，通過對其轉錄組的分析，發(fā)現(xiàn)衰老細胞通過激活多個通路來抵抗自身的凋亡［12-13］。這些抗自身凋亡通路的激活使衰老細胞中多個促生存和抗凋亡蛋白的激活或表達，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）和缺氧誘導因子-1α，因此可通過對這些蛋白因子通路的抑制來實現(xiàn)促進衰老細胞的凋亡［14-17］。對一種或多種促生存蛋白具有特異靶向識別作用且自身具有生物活性的化合物被稱為衰老細胞清除劑，可優(yōu)先誘導衰老細胞凋亡。迄今為止，許多不同的衰老細胞清除劑已經(jīng)被確定，其中Bcl-2抑制劑navitoclax（ABT263）、酪氨酸激酶抑制劑達沙替尼與槲皮素的聯(lián)合治療在冠心病方面已得到相對充分的研究［14］。因此，我們將在本綜述中重點介紹這類藥物與相關心血管疾病的關系。

1、達沙替尼和槲皮素

達沙替尼和槲皮素為酪氨酸激酶抑制劑，在Olave等［18］的實驗中，達沙替尼被認為通過抑制ephrins的促生存網(wǎng)絡（包括Bcl-xL、PI3KCD、p21、PAI1和PAI2等）促進衰老細胞凋亡。槲皮素是一種天然黃酮醇，是包括PAI和PI3K在內的多種促生存蛋白的抑制劑，當應用此藥物時，可降低Bcl-W的表達。單獨的達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抗衰老藥物。同樣在Zhu等［14］的實驗中，發(fā)現(xiàn)siRNA介導的抑制劑可以優(yōu)先降低衰老細胞的活力，但不降低增殖或靜止的分化細胞的活力，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胞的細胞衰老而導致造血干細胞的功能損傷，并選擇性的清除一定的衰老細胞，進而恢復肺組織及肌肉組織的功能；不僅如此，ABT263對各種原因導致的衰老細胞均有細胞毒性作用。

衰老細胞清除劑與心力衰竭

人類衰老與心肌衰老之間的關系已被報道了近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)、內皮狹窄、血管硬化、心肌細胞肥大、心肌纖維化等過程，并出現(xiàn)心臟功能受損，最終導致心力衰竭，尤其是射血分數(shù)保留性心衰（HFpEF），在臨床上與衰老密切相關［22］。最近的研究表明，衰老直接導致小鼠年齡相關的心肌重塑，如使用p16INKATTAC模型消除衰老細胞，減少心肌纖維化及心肌細胞肥大，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：衰老細胞的積累和SASP的表達會驅動年齡相關的心肌重塑，研究抗衰老藥物可以消除老年心臟中的衰老細胞群，從而改善心肌功能。

在高齡小鼠的相關實驗中發(fā)現(xiàn)，在心肌細胞中的衰老過程尤為顯著，并會出現(xiàn)心肌細胞特異性SASP的表達，從而加速成纖維細胞的細胞分化，誘導心肌細胞肥大，加速心室重構［2，23］。Zhu等［14］初次發(fā)現(xiàn)，通過藥物干預使衰老細胞被選擇性清除可以改善心肌功能：用達沙替尼和槲皮素聯(lián)合治療24個月大的小鼠可顯著促進血管內皮功能的修復，并提高左心室射血分數(shù)。此研究表明衰老細胞對內皮細胞有損傷反應，但未具體評估實驗前后心肌衰老水平，因此，尚不能排除內皮細胞群中衰老細胞的累積是否通過SASP發(fā)出的旁分泌信號而導致內皮細胞功能障礙。

隨著年齡的增長，心肌衰老影響會波及心肌細胞以外的群體。在人類心臟中，心臟前體細胞（CPC）也隨著年齡的增長而獲得衰老表型。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顯示出復制減少和心肌細胞分化潛力降低的特征［24］。此外，衰老細胞清除劑達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胞肥大，還會促進心肌細胞更新，甚至會增加衰老小鼠心臟中CPC的增殖［24］。盡管關于CPC在衰老過程中對心肌細胞增殖的作用大小還存在爭議，但CPC細胞群的功能障礙可能會打破心肌細胞內環(huán)境穩(wěn)態(tài)，并使心肌細胞更新速度下降［25-26］。

衰老細胞清除劑與心肌梗死

老年人群中，冠心病的患病率較高、預后較差已成為其特征之一，隨著年齡的增長，心肌梗死的病死率呈指數(shù)級增長［27］。轉化生長因子（TGF）-β2是心肌細胞SASP的1個組成部分，在心肌梗死前應用衰老細胞清除劑navitoclax的治療降低了心肌細胞衰老和TGF-β2的表達［23］。在老年小鼠心肌梗死模型中，未經(jīng)藥物干預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］。盡管對衰老細胞清除劑改善心肌梗死后心功能的機制及作用過程還需要進一步探究，但這些數(shù)據(jù)表明抗衰老治療有助于損傷后的恢復，具有一定的治療潛力。這也與使用p16INKATTAC小鼠模型消除衰老細胞的觀察結果一致，提高了對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，研究者對成纖維細胞群中的衰老細胞進行抑制，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］。雖然此實驗表明，消除心肌梗死后的衰老細胞會產(chǎn)生有害影響，但從長遠看，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相關細胞因子的表達，如白細胞介素（IL）-1、趨化因子配體1、趨化因子配體2、IL-6、粒細胞趨化蛋白2和巨噬細胞集落刺激因子［28-29］。因此，雖然在衰老初期可能會限制纖維化進程，但如果不進行有效抑制，慢性衰老可能會在較長時間內促進心肌梗死后的進一步纖維化，從而導致炎癥。當衰老狀態(tài)開始后，抗衰老藥物會消除衰老細胞，因此抗衰老治療提供了一類方向：可以阻止產(chǎn)生SASP的成纖維細胞，而不阻止成纖維細胞群內衰老的開始，也就不會阻止成纖維細胞衰老在減輕心肌梗死后纖維化中發(fā)揮的有益作用。

衰老細胞清除劑與冠心病

衰老細胞在動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胞類型，包括內皮細胞、血管平滑肌細胞、泡沫細胞和T細胞［30］。而所有衰老細胞類型的共同特點是通過分泌SASP導致炎癥的增加，并促進細胞壞死進一步擴大、細胞外基質退化、纖維帽變薄和血小板內血管生成等過程加劇動脈粥樣硬化的進展［31］。在使用低密度脂蛋白受體缺乏（Ldlr-/-）的小鼠經(jīng)高脂飲食干預建立動脈粥樣硬化的模型中，富含斑塊的主動脈弓中SASP成分的轉錄水平明顯升高，包括基質金屬蛋白酶（MMP-3、MMP-13）以及炎性細胞因子［IL-1α、腫瘤壞死因子（TNF）-α］水平的升高，在使用衰老細胞清除劑navitoclax治療后發(fā)現(xiàn)，主動脈弓組織中斑塊數(shù)量和單個斑塊的平均大小降低，進而抑制了動脈粥樣硬化的形成［9］。同樣在小鼠動脈粥樣硬化模型中，經(jīng)達沙替尼聯(lián)合槲皮素抗衰老治療后發(fā)現(xiàn)，斑塊中衰老細胞的數(shù)目及斑塊鈣化的減少［32］。除此之外，有幾項使用藥物遺傳學或藥理學方法的研究也在探討通過抑制衰老來預防或逆轉斑塊形成［33］。

前景與展望

衰老作為心血管疾病的一種致病因素，還會導致包括與高血壓和主動脈瘤相關的動脈功能障礙和動脈硬化，甚至被認為通過SASP促進血液凝固，導致血栓事件增加，從而增大老年人的卒中風險［34-37］。這些適應癥可能是老年藥物治療的潛在目標，值得進一步研究。

目前可用的抗衰老藥物并不針對單個分子或細胞類型，因此抗衰老治療將不可避免地影響整個系統(tǒng)的衰老負擔。雖然清除衰老細胞可能是有利的，但也需要進一步明確抗衰老藥物延緩心血管相關疾病的機制。此外，系統(tǒng)性清除人體內的成熟細胞的長期影響尚不清楚，盡管在短期內清除衰老心肌細胞可改善心臟功能，但仍需進一步研究以確保清除有絲分裂后的細胞群不會對組織完整性產(chǎn)生長期有害影響。總之，雖然這些問題仍有待回答，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心血管疾病的新方法。