端粒生物学与胸主动脉瘤的研究进展

摘要：随着细胞生理性衰老,端粒（telomere）即染色体末端的重复性 DNA 序列会出现累积性损伤,而血管内皮细胞、平滑肌细胞衰老相关的端粒损伤和修复则被认为是退行性血管疾病发病的分子机制之一。胸主动脉瘤为老年人群中的重要致死性疾病之一,与衰老相关的退行性变在其中发挥着重要的作用。因此本文主要对端粒/端粒酶在胸主动脉瘤发病和进展中的作用做了概述,总结了血管病理学中端粒/端粒酶的调控机制。     

血管内皮细胞衰老与血管疾病

细胞衰老是指细胞在各种应激条件下出现周期阻滞,不可逆地丧失增殖能力,其形态、基因表达和功能都发生特定变化的过程。研究表明,血管内皮细胞衰老可以通过削弱血管功能,促进衰老相关血管疾病的发生发展。然而,有关内皮细胞衰老的发生机制以及内皮细胞衰老影响血管功能及衰老相关血管疾病的潜在机制尚待挖掘。本文从血管内皮细胞衰老相关的信号通路,以及血管内皮细胞衰老与血管功能和血管相关疾病（动脉粥样硬化、高血压和糖尿病血管并发症）的最新研究进展进行综述,为进一步认识血管疾病的发病机制,延缓血管衰老提供新的思路。     

衰老与血管钙化

血管钙化是指体内钙磷在血管壁的异常沉积,是一个主动的、高度可调节的、类似于骨形成的生物学过程。血管钙化是引起心血管疾病发病率、病死率升高的重要原因,也是危害中老年人身体健康的广泛存在的病理现象。近年研究表明,衰老与血管钙化存在密切关系,衰老可以通过诱导血管平滑肌细胞成骨样转化、内皮细胞释放囊泡、细胞外基质重塑、DNA损伤、炎症反应、磷代谢失衡以及抗衰老因子如Klotho和Sirtuin 1的表达减少而促进血管钙化。     

衰老对AhR 及其血管生成相关因子表达的影响

目的:探讨芳香烃受体(aryl hydrocarbon receptor,Ah R)在过氧化氢(H_2O_2)诱导的人脐静脉内皮细胞(HUVECs)衰老模型中表达的变化情况及其对血管生成相关因子表达的影响。方法:采用不同浓度的H_2O_2(100μM,200μM,300μM)处理HUVECs诱导内皮细胞衰老,通过β-半乳糖苷酶染色观察细胞衰老情况,Western blot检测HUVECs中Ah R蛋白以及血管生成相关因子低氧诱导因子-1α(hypoxia-inducible factor-1α,HIF-1α)蛋白表达,ELISA检测细胞培养上清液中血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)表达的变化。结果:与对照组相比,经过不同浓度H_2O_2处理后,HUVECs均出现细胞衰老表现,Ah R蛋白表达显著增加,HIF-1α以及VEGF蛋白表达明显减少,且均呈现出剂量依赖性,以300μM H_2O_2处理组最为显著。结论:在过氧化氢诱导衰老的人脐静脉内皮细胞中Ah R蛋白表达明显增加,HIF-1α和VEGF等促血管生成因子明显减少。     

血管衰老及其机制

血管老化是一个古老而又年轻的课题.本文综述了血管衰老的主要结构特征、功能改变及其机制的新近研究进展,重点就血管基质变化、内皮细胞衰老/功能失调、内皮祖细胞衰竭以及细胞间通讯等方面进行了阐述.     

综述: 血管衰老及其机制

血管老化是一个古老而又年轻的课题.本文综述了血管衰老的主要结构特征、功能改变及其机制的新近研究进展,重点就血管基质变化、内皮细胞衰老/功能失调、内皮祖细胞衰竭以及细胞间通讯等方面进行了阐述.     

主要干性基因与衰老相关基因表达水平的相互拮抗关系

目前广泛地利用传统的体细胞衰老理论和方法对成体干细胞衰老进行研究,忽视了成体干细胞特有的自我更新功能和相应的干性基因的作用.干性基因的下调可能是导致间充质干细胞衰老的主要原因.通过查阅相关资料发现主要干性基因与衰老相关基因表达水平的相互拮抗关系,这体现在以下4个方面:a.干细胞衰老伴随着干性基因的下调;b.干性基因表达抑制细胞的衰老;c.干性基因抑制衰老相关基因的表达;d.抑制衰老相关基因促进干性基因的表达.干性基因与衰老相关基因的表达水平存在相互拮抗关系,这为成体干细胞衰老可能源于成体干细胞的干性降低的观点提供了坚实的分子基础.     

MicroRNA-21 介导非对称性二甲基精氨酸诱导的内皮细胞衰老

目的:观察非对称性二甲基精氨酸(ADMA)对内皮细胞中microRNA-21(miR-21)表达的影响,探讨microRNA-21在ADMA诱导的内皮细胞衰老中的作用。方法:人脐静脉内皮细胞(HUVEC)与10 uM的ADMA孵育48小时后收集细胞提取总RNA及蛋白,荧光定量实时RT-PCR检测miR-21表达,Western blot检测超氧化物歧化酶2(SOD2)表达,衰老相关半乳糖苷酶(SA-β-gal)染色鉴定衰老的内皮细胞;然后HUVEC与miR-21抑制剂转染6小时后继续与10 uM的ADMA孵育48小时留取细胞按上述方法检测相关指标。结果:HUVEC与ADMA孵育后miR-21表达量明显增加(P<0.01),同时衰老的内皮细胞数量增多(P<0.05),而SOD2表达减少(P<0.01);MiR-21抑制剂转染HUVEC后ADMA诱导的miR-21表达明显减少,同时衰老的内皮细胞减少,而SOD2表达明显增加(所有P<0.01)。结论:ADMA诱导了HUVEC中miR-21表达及细胞衰老,miR-21介导了ADMA诱导的内皮细胞衰老作用,其机制可能与其抑制SOD2表达有关。     

人脐静脉血管平滑肌促内皮细胞组织因子表达的体外实验研究

目的研究血管平滑肌细胞对血管内皮细胞组织因子表达的影响并探讨其临床意义.方法用贴块法培养人脐静脉平滑肌细胞;酶消化法培养人脐静脉内皮细胞;用培养平滑肌细胞条件培养液(SMC-CM)刺激培养的内皮细胞,一步凝固法检测内皮细胞组织因子的活性;Northern blot检测内皮细胞组织因子的mRNA表达;并用酶联免疫吸附试验检测SMC-CM中IL-1α、IL-1β、TNF-α和VEGF的含量.结果 SMC-CM使内皮细胞组织因子活性呈剂量依赖性增强,作用6h增至最高,最高增强约38倍;SMC-CM使内皮细胞组织因子mRNA表达显著增强;SMC-CM中的组织因子诱导剂不耐热,且并非IL-1α、IL-1β、TNF-α和VEGF等已知的组织因子诱导剂.结论血管平滑肌细胞能促进血管内皮细胞组织因子的表达,提示体内增生的平滑肌细胞,如动脉再狭窄新内膜中的平滑肌细胞可能诱导局部血管内皮细胞活化及表达组织因子,在局部血栓形成中起一定作用.     

T16Ainh-A01对耳蜗血管纹毛细血管内皮细胞凋亡及衰老的影响*

目的: 原代培养豚鼠耳蜗血管纹毛细血管内皮细胞(ECs),探讨跨膜蛋白16A(TMEM16A)在耳蜗血管纹毛细血管ECs衰老过程中的变化及对耳蜗血管纹毛细血管ECs凋亡及衰老的影响。方法: 原代培养耳蜗血管纹毛细血管ECs,细胞传代构建衰老模型并根据CCK-8及β-半乳糖苷酶(SA-β-gal)染色评估细胞衰老程度,衰老细胞被随机分为衰老组(P12)、溶剂组(P12+DMSO)、T16Ainh-A01组(P12+T16Ainh-A01),免疫荧光及Western blot检测TMEM16A在ECs上的表达及分布,流式细胞术检测各组细胞凋亡率,Western blot检测各组Bax、Bcl-2、cleaved casepase-3蛋白表达水平。结果: 原代培养的耳蜗血管纹毛细血管ECs阳性率在95%以上,并确定第12代耳蜗血管纹毛细血管ECs为衰老组,与年轻组ECs相比,衰老组ECs上TMEM16A荧光及蛋白表达显著增强(P＜0.05),细胞凋亡率升高,衰老组给予T16Ainh-A01干预24 h后,Bax、cleaved casepase-3的蛋白表达下调(P＜0.01),Bcl-2的蛋白表达上调(P＜0.05),凋亡率下降且SA-β-gal阳性细胞率明显下降(P＜0.01)。结论: 衰老耳蜗血管纹毛细血管ECs凋亡增多且TMEM16A表达增加,TMEM16A特异性阻断剂T16Ainh-A01可以降低耳蜗血管纹毛细血管ECs的凋亡和衰老程度,提示TMEM16A可能参与耳蜗血管纹毛细血管ECs的凋亡和衰老过程。     

酿酒酵母细胞衰老机理的研究进展

酿酒酵母的细胞衰老研究作为生命科学领域的前沿课题,对解析高等真核生物衰老的分子机制具有重要意义。迄今为止,在酵母中已经确立的衰老模式有两种,即复制型衰老和时序型衰老。细胞衰老的影响因子较多,涉及到很多过程,所以研究起来非常复杂。综述了两种细胞衰老机制的研究进展。     

MicroRNA-21介导非对称性二甲基精氨酸诱导的内皮细胞衰老

目的：观察非对称性二甲基精氨酸（ADMA）对内皮细胞中microRNA-21（miR-21）表达的影响,探讨microRNA-21在ADMA诱导的内皮细胞衰老中的作用。方法：人脐静脉内皮细胞（HUVEC）与10uM的ADMA孵育48小时后收集细胞提取总RNA及蛋白,荧光定量实时RT—PCR检测miR-21表达,Westernblot检测超氧化物歧化酶2（SOD2）表达,衰老相关半乳糖苷酶（SA-β-gal）染色鉴定衰老的内皮细胞;然后HUVEC与miR-21抑制剂转染6小时后继续与10uM的ADMA孵育48小时留取细胞按上述方法检测相关指标。结果：HUVEC与ADMA孵育后miR-21表达量明显增加（P〈0．01）,同时衰老的内皮细胞数量增多（P〈0．05）,而SOD2表达减少（P〈0．01）;MiR-21抑制剂转染HUVEC后ADMA诱导的miR-21表达明显减少,同时衰老的内皮细胞减少,而SOD2表达明显增加（所有P〈0．01）。结论：ADMA诱导了HUVEC中miR-21表达及细胞衰老,miR-21介导了ADMA诱导的内皮细胞衰老作用,其机制可能与其抑制SOD2表达有关。     

细胞衰老与癌症治疗

细胞衰老是生物界普遍存在的现象。肿瘤细胞是一类摆脱细胞周期束缚,突破Hayflick界限,能够无限增殖而不衰老的细胞。癌症是一种与细胞衰老密切相关的疾病。从进化的角度来看,衰老对于生物体是有益的,可以导致细胞不可逆的周期阻滞,被认为是一种自主的肿瘤抑制机制。在恶性增殖的癌细胞中,在胞外及胞内多种刺激下,如端粒缩短、DNA损伤、氧化应激以及化疗药物的处理等,都会出现细胞周期阻滞,生长迟缓等细胞衰老现象。诱导肿瘤细胞衰老也被认为是一种治疗癌症的有效手段。衰老细胞可以向胞外分泌数十种因子,维持细胞自身衰老表型,并影响周围细胞的生长,这种特性被称为衰老相关的分泌表型(SASP)。本文详细综述细胞衰老的形态学特征与分子标记物及检测方法,细胞衰老的信号调控通路（p53-p21,p16-pRB和PTEN-p27）,以及细胞衰老与恶性肿瘤发生发展的关系等。尤其是应激压力诱导下的细胞衰老在癌症治疗中的潜在作用,并进一步讨论当下流行的促衰老癌症治疗的靶点与药物以及存在的问题,以期为今后的研究提供新思路和新方向。     

细胞衰老与癌症治疗

细胞衰老是生物界普遍存在的现象。肿瘤细胞是一类摆脱细胞周期束缚,突破Hayflick界限,能够无限增殖而不衰老的细胞。癌症是一种与细胞衰老密切相关的疾病。从进化的角度来看,衰老对于生物体是有益的,可以导致细胞不可逆的周期阻滞,被认为是一种自主的肿瘤抑制机制。在恶性增殖的癌细胞中,在胞外及胞内多种刺激下,如端粒缩短、DNA损伤、氧化应激以及化疗药物的处理等,都会出现细胞周期阻滞,生长迟缓等细胞衰老现象。诱导肿瘤细胞衰老也被认为是一种治疗癌症的有效手段。衰老细胞可以向胞外分泌数十种因子,维持细胞自身衰老表型,并影响周围细胞的生长,这种特性被称为衰老相关的分泌表型(SASP)。本文详细综述细胞衰老的形态学特征与分子标记物及检测方法,细胞衰老的信号调控通路（p53-p21,p16-pRB和PTEN-p27）,以及细胞衰老与恶性肿瘤发生发展的关系等。尤其是应激压力诱导下的细胞衰老在癌症治疗中的潜在作用,并进一步讨论当下流行的促衰老癌症治疗的靶点与药物以及存在的问题,以期为今后的研究提供新思路和新方向。     

Rac1蛋白活化加速缺氧诱导的人血管内皮细胞衰老

为阐明Rac1蛋白在人脐静脉内皮细胞（human umbilical vein endothelial cells,HUVECs）衰老中的作用及分子机制,我们采用持续缺氧的方法诱导内皮细胞衰老,检测缺氧前后内皮细胞衰老标志基因SA-β-Gal和PAI-1的表达、细胞周期分布和细胞增殖情况,同时分析缺氧前后细胞内Rac1蛋白的表达.结果显示,持续缺氧96 h后,HUVECs体积变大,细胞浆内颗粒和空泡增多,SA-β-Gal活性明显增加,PAI-1基因表达升高,细胞发生G1期阻滞,细胞增殖受抑,活化型Rac1蛋白表达上调,提示持续缺氧诱导的内皮细胞衰老可能与Rac1蛋白的活化有关.为进一步明确内皮细胞衰老与Rac1蛋白的关系,应用逆转录病毒将持续活化型Rac1（V12Rac1）和主导抑制型Rac1（N17Rac1）基因分别瞬时感染HUVECs,比较三种HUVECs（HUVECs,V12Rac1-HUVECs,N17Rac1-HUVECs）缺氧后的衰老变化,并分析其下游调控分子--血清反应因子（serum response factor,SRF）的表达和定位变化.研究发现,缺氧培养V12Rac1-HUVECs 48 h即可引起细胞衰老,表现为SA-β-Gal活性明显增加,PAI-1基因表达升高,细胞出现明显的G1期阻滞并且细胞增殖受抑,其改变与缺氧96 h的HUVECs相似;而N17Rac1明显抑制缺氧引起的内皮细胞衰老发生.上述结果说明,Rac1蛋白活化可以加速缺氧诱导的内皮细胞衰老,而抑制Rac1蛋白的活性则可抑制缺氧诱导的内皮细胞衰老.为进一步研究Rac1蛋白引起内皮细胞衰老的机制,通过免疫荧光染色及Western blot分析检测三种细胞缺氧处理后SRF的表达,发现：与HUVECs细胞比较,V12Rac1引起缺氧48 h HUVECs核蛋白中SRF的表达明显下降,SRF入核转位受到明显抑制;而N17Rac1感染后,缺氧HUVECs细胞核蛋白中SRF表达明显增多.上述结果提示：缺氧状态下Rac1蛋白活化能够明显加速HUVECs衰老,而抑制Rac1蛋白活性则明显抑制缺氧诱导的HUVECs衰老,SRF蛋白的核转位活化参与了Rac1蛋白调控HUVECs衰老的发生.     

siRNA靶向沉默p22phox表达对内皮细胞衰老抑制作用的研究

设计特异性siRNA(Short interference RNA)诱导人脐静脉内皮细胞株ECV-304细胞NAD(P)H氧化酶活性亚单位p22phox基因沉默, 探讨p22phox基因沉默在血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)诱导的ECV-304衰老中的作用及机理。应用体外转录合成3种siRNA转染体外培养的ECV-304, RT-PCR鉴定对p22phox基因沉默的效率和特异性, 确立适宜的转染浓度和基因沉默的持续时间; ECV-304分为空白对照组、AngⅡ组、siRNA转染组、AngⅡ+siRNA转染组, 观察细胞衰老改变及活性氧水平, 分析各组细胞p22phox的mRNA及蛋白表达。结果表明: 3种siRNA中, 一种对p22phox mRNA表达抑制率达到83％, 在一定转染浓度范围内, siRNA诱导的基因沉默效率呈剂量依赖性, 抑制效率高峰期在24~36 h; 给予AngⅡ后, b-gal染色阳性细胞数显著增加, 出现衰老的特征性改变, 衰老细胞p22phox的 mRNA及蛋白表达增加, 伴有一氧化氮(NO)生成减少, 活性氧生成增加, siRNA诱导p22phox基因沉默后降低了活性氧水平, 增加NO生成, 改善了AngⅡ诱导的ECV-304细胞的衰老改变。siRNA干扰技术可成功诱导NAD(P)H氧化酶p22phox基因沉默, 从而减缓AngⅡ诱导体外培养的ECV-304衰老进程, p22phox是防治衰老有希望的分子靶点。     

microRNA及其与衰老进程的关系

论述了衰老相关基因及衰老相关的microRNA在人体衰老进程中的重要作用,侧重介绍了microRNA通过调控关键的衰老相关因子导致细胞衰老或凋亡的研究进展。     

基因差异性表达与衰老

微细胞融合实验表明：人的第１、４、６、７号染色体以及Ｘ染色体上存在衰老基因;基因差异性表达研究方法显示：衰老细胞具有特异性表达或高表达的基因。提示细胞衰老是个主动过程,可能与包括衰老基因在内一系列基因激活有关。     

综述: 干细胞衰老的表观遗传调控

干细胞衰老理论认为,组织器官特异的成体干细胞随着衰老出现功能性衰退,从而导致组织器官生理功能的衰退甚至衰老相关疾病的发生.表观遗传机制通过精密调控基因表达,在成体干细胞的衰老过程中发挥着重要作用.近年来,机体衰老过程中成体干细胞的表观遗传调控已经成为衰老研究的热点.本综述主要总结了衰老过程中成体干细胞命运的表观遗传调控,并详细介绍了DNA甲基化与组蛋白共价修饰在成体干细胞衰老中的作用,以期为深入认识衰老本质、实现健康长寿提供启示.     

细胞衰老与肿瘤发生

细胞衰老（cell senescence）是指细胞在信号转导作用下不可逆地脱离细胞周期并丧失增殖能力后进入的一种相对稳定的状态。细胞衰老有增殖衰老与早熟衰老两种形式：增殖衰老由端粒缩短激发的信号转导激发,与TP53/CDKN1a（p21^WAF-1/Cip1）/pRB/E2F信号通路密切相关;早熟衰老由细胞内在或外在急慢性应激信号引发,与TP53/CDKN1a（p21^WAF-1/Cip1）/pRB/E2F或CDKN2a（p16^ink4A）/pRB/E2F信号通路相关。目前研究已经证实早熟衰老是细胞在癌变过程中的天然屏障,是继DNA修复、细胞凋亡后的第三大细胞内在抗癌机制,在机体防止肿瘤形成中起重要作用。