辐射诱导细胞衰老的机制研究进展

辐射诱导细胞衰老属于胁迫诱导的早熟性衰老。研究表明在外界应激条件下,衰老的细胞会出现肿胀、增殖减弱、周期受阻、β-半乳糖苷酶活性增强、p53-p21和p16-RB信号通路以及调控衰老的miRNAs被激活等特点。本文综述了辐射诱导细胞衰老的过程,并着重介绍了细胞衰老的两条信号通路p53-p21和p16-RB以及miRNAs对细胞的调控,为进一步的基础研究提供理论参考。     

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。     

lncRNA在细胞衰老中的作用

衰老是身体器官系统功能逐渐衰退的复杂的生物学过程,能诱发多种老年病。 长链非编码RNA（long non-coding RNA, lncRNA）是长度大于200个核苷酸的非编码RNA,在多种生理学和病理学过程中发挥重要作用。 细胞衰老是重要的衰老生物学过程之一,已经发现大量的lncRNA参与了细胞周期、端粒长度和表观遗传学等的调控,并影响关键的细胞周期过程,如细胞的衰老、增殖、分化、静止等;同时,lncRNA还参与了衰老相关重要信号通路的调控,如p53/p21、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）、视网膜母细胞瘤蛋白（Rb）/p16和磷脂酰肌醇3激酶/苏氨酸蛋白激酶（PI3K/Akt）信号通路,它们均与许多衰老相关重大疾病密切相关。 本文综述了最近发现的与细胞衰老相关的lncRNA的功能和作用机制,并总结了lncRNA参与调控的细胞衰老信号通路,最后讨论了lncRNA未来的研究方向。     

miRNAs与衰老相关信号通路的研究进展

miRNAs是一类负调控基因表达的内源性非编码小分子RNA,在细胞衰老过程中发挥重要作用. 细胞衰老是指可增殖细胞在各种应激下出现细胞周期阻滞,并且丧失增殖能力,进入一种不可逆的、相对稳定的状态. p53、p21、p16、SIRT1、胰岛素/IGF-1及mTOR等蛋白是衰老相关信号通路中的重要分子,参与细胞衰老过程. 研究表明,miRNAs可以通过调控这些衰老相关蛋白所在的信号通路,促进或延缓细胞衰老. 本文综述细胞衰老相关的miRNAs,以及它们对衰老相关信号通路的影响,为深化认识衰老和衰老相关疾病的分子机制奠定基础.     

小窝蛋白-1在细胞衰老及衰老相关疾病中的作用

胞膜小窝(caveolae)是细胞质膜内陷所形成的囊状结构.小窝蛋白(caveolin)是胞膜小窝区别于其它脂筏结构的特征性蛋白分子,维持胞膜小窝的结构和功能,包括3个家族成员小窝蛋白-1、小窝蛋白-2和小窝蛋白-3.其中,小窝蛋白-1是参与胆固醇平衡、分子运输和跨膜信号发放事件的主要结构成分,从而调节细胞的生长、发育和增殖．小窝蛋白-1在细胞衰老中起着重要调控作用,主要通过p53-p21及p16-Rb信号通路抑制细胞增殖、酪氨酸激酶的级联反应,调控粘连信号级联、胰岛素信号及雌激素信号系统等途径调控衰老进程．衰老过程中不同器官小窝蛋白-1变化趋势不尽一致．近年研究还发现,小窝蛋白-1与神经系统退行性疾病、糖尿病、动脉粥样硬化等衰老相关疾病密切相关,通过调节多条信号通路参与这些疾病的发生发展．本文结合最新研究进展,对小窝蛋白-1在细胞衰老进程的作用及参与衰老相关疾病进行综述．     

细胞衰老及其在抗肿瘤研究中的应用

细胞衰老是细胞脱离细胞周期并不可逆地丧失增殖能力后进入的一种相对稳定的状态,虽然基本代谢过程仍然能够维持,但丧失合成DNA及增殖能力。细胞衰老具有复制衰老、癌基因诱导的衰老及加速衰老等类型。衰老细胞具有细胞体积大而扁平、细胞停止分裂及SA-β-gal反应阳性等明显特性,复制衰老还具有端粒缩短到无法维持染色体结构完整性的特征。目前已知,p53-p21和p16-pRB在细胞衰老过程中起着重要的调控作用,细胞衰老对肿瘤的形成起着天然的屏障作用。通过抑制端粒酶活性来诱导肿瘤细胞衰老和通过胞外刺激或化学治疗药物诱导肿瘤细胞发生衰老样生长停滞,已成为抗肿瘤研究的新思路。     

窖蛋白-1在衰老中的作用和信号通路

衰老是生物随着时间的推移而自发的必然过程,并会导致与衰老相关的疾病发展,老年疾病的增加使得社会医疗负担加重,因此寻找衰老相关疾病的治疗靶点是衰老生物学重要的研究方向。窖蛋白-1(Caveolin-1,Cav-1)是胞膜窖的重要结构蛋白,参与细胞信号转导、胆固醇平衡、迁移和衰老等许多过程。众多研究表明,Cav-1在介导和调节衰老中发挥重要的功能,本文总结分析了Cav-1在细胞衰老、机体衰老和不同物种衰老中的作用,同时对Cav-1调节衰老的p53/p21、生长因子受体、ROS、K-RAS等上下游分子作了综述,可能为衰老及衰老相关疾病提供潜在的治疗靶点。     

参与细胞衰老的蛋白质结构域

  大多数正常体细胞有有限的复制周期,并最终进入生长停滞状态被称为复制性衰老.迄今比较公认的3条细胞衰老信号转导途径是：p16INK4a/Rb、p19ARF/p53/p21Waf1以及PTEN/p27.目前发现,在基因转录水平上,有些转录因子的结构域对调节p16INK4a、p53/p21Waf1以及p27等与细胞衰老相关基因的表达有重要作用,如E2DBD、环指域(RING finger)等;其次,各条通路要发挥作用,必然要借助其上下游蛋白质的相互作用,其中结构域发挥了纽带作用.本文对其中某些蛋白质相互作用的结构域进行了描述.最后,还总结了其他一些参与细胞衰老的结构域.     

与细胞衰老相关的sirtuin家族

衰老是发育过程中的普遍现象,是生理功能衰退过程中呈现的一系列特定变化,趋向于疾病发生的复杂过程。细胞衰老是由于端粒缩短、DNA损伤、氧化应激和原癌基因激活中特征分子的改变等产生的一种生理变化。本篇综述通过总结衰老信号通路中的年龄相关基因sirtuins家族与核因子(NF)-κB转录因子家族、p53、FoxO、PGC-1、mTOR等的相互作用,为我们研究衰老进程并在延缓衰老和自然死亡方面提供了可靠的依据。     

实时监测衰老报告小鼠模型的研究进展

衰老是老年慢性疾病的独立危险因素，理解衰老机制是实现这些疾病早期预防与有效干预的关键之一。系统衰老是动态演进的过程，其机制研究面临挑战。随着对细胞衰老与系统衰老相关生物标志物研究的进展以及小动物活体光学成像的发展，国内外同行构建了越来越多的实时监测衰老报告小鼠模型，助力衰老机制与干预策略研究。本文基于几种经典的、广泛应用的衰老生物标志物(p16^Ink4a、p21^Waf1/Cip1、p53和Glb1)，归纳了近些年来与其相关的实时监测衰老报告小鼠模型，综合分析了它们在系统衰老研究中的应用价值。     

从分子水平看c-Myc在细胞衰老中的作用

细胞衰老是指细胞生长永久阻滞于细胞周期的G1期,出现形态、生化及表观遗传的变化特性.细胞衰老由端粒缩短、DNA损伤、缺氧或癌基因失调等因素引起,它是抵抗肿瘤发生的主要壁垒.原癌基因c-myc编码转录因子,可调控很多基因,进而影响细胞周期演进、衰老、凋亡、代谢等生物学过程.c-Myc蛋白与细胞衰老密切相关,它可影响hTERT、p16、p53、Bmi-1和p27等衰老相关基因转录.c-Myc不仅可抑制复制性衰老,也能抑制癌基因诱发的衰老.c-Myc抑制ras诱导的细胞衰老取决于CDK2.c-Myc失活不仅能够诱导非恶性细胞(如人成纤维细胞)衰老,而且在许多肿瘤细胞中也可诱导衰老.然而,与ras基因类似,在特定条件下,c-Myc也可诱导细胞衰老,并可促进维氏综合症(Werner syndrome,WRN)缺失细胞的衰老.     

综述: 从分子水平看c-Myc在细胞衰老中的作用

细胞衰老是指细胞生长永久阻滞于细胞周期的G1期,出现形态、生化及表观遗传的变化特性.细胞衰老由端粒缩短、DNA损伤、缺氧或癌基因失调等因素引起,它是抵抗肿瘤发生的主要壁垒.原癌基因c-myc编码转录因子,可调控很多基因,进而影响细胞周期演进、衰老、凋亡、代谢等生物学过程.c-Myc蛋白与细胞衰老密切相关,它可影响hTERT、p16、p53、Bmi-1和p27等衰老相关基因转录.c-Myc不仅可抑制复制性衰老,也能抑制癌基因诱发的衰老.c-Myc抑制ras诱导的细胞衰老取决于CDK2.c-Myc失活不仅能够诱导非恶性细胞(如人成纤维细胞)衰老,而且在许多肿瘤细胞中也可诱导衰老.然而,与ras基因类似,在特定条件下,c-Myc也可诱导细胞衰老,并可促进维氏综合症(Werner syndrome,WRN)缺失细胞的衰老.     

糖尿病诱导硫氧还蛋白相互作用蛋白(TXNIP)对小鼠胰岛β细胞衰老的影响*

目的: 本研究旨在观察糖尿病中硫氧还蛋白相互作用蛋白(TXNIP)的表达是否影响胰岛β细胞衰老。方法: 正常小鼠(db/m)、糖尿病小鼠(db/db)随机各取6只,血糖仪检测其空腹血糖值,Western blot检测胰腺组织TXNIP蛋白表达、免疫化学染色检测胰腺组织中衰老相关β-半乳糖苷酶活性,Western blot检测胰腺组织衰老相关指标p16、p21、Rb表达的变化。INS-1胰岛β细胞随机分7组(n=6),用各组慢病毒(30 μl)转染4~6 h后,嘌呤霉素(PM, 3 μg/m)筛选7 d,构建Normal组(正常组)、Scramble ShRNA组(干扰空病毒组)、TXNIP-ShRNA-1(TXNIP沉默一组)组、TXNIP-ShRNA-2(TXNIP沉默二组)组、TXNIP-ShRNA-3组(TXNIP沉默三组)、Ad-GFP组(过表达空病毒组)、Ad-TXNIP-GFP组(TXNIP过表达组)稳转INS-1胰岛β细胞株,检测其TXNIP蛋白表达、衰老相关β -半乳糖苷酶活性、衰老相关指标。结果: 与正常小鼠相比,db/db组小鼠空腹血糖显著上升(P＜0.01),胰腺组织TXNIP蛋白表达显著升高(P＜0.05),胰腺组织β -半乳糖苷酶阳性染色率增加,p16、p21、Rb蛋白表达显著升高(P＜ 0.05)。与Ad-GFP组相比,Ad-TXNIP-GFP组β -半乳糖苷酶阳性染色率增加,p16、p21、Rb蛋白表达均显著增加(P＜0.01)。与Scramble ShRNA组相比,TXNIP-ShRNA组β -半乳糖苷酶阳性染色率降低,p16、p21以及Rb蛋白表达均降低(P＜0.05)。结论: 糖尿病可通过上调TXNIP表达,诱导胰岛β细胞衰老。     

肝细胞多倍化的研究进展

多倍体肝细胞含有两组或两组以上的DNA染色体组,是哺乳动物成熟肝细胞的典型特征。肝细胞多倍化过程首次发生在出生后的肝脏发育过程中,主要由胰岛素-Akt信号通路调控的细胞质不完全分裂导致。随着年龄的增加,多倍体肝细胞的比例还会继续升高,老年小鼠和人肝脏中多倍体肝细胞比例可高达90%和40%。而当肝脏受到肝脏切除、毒性刺激和代谢过载以及氧化应激等病理损伤时,肝细胞多倍化现象会再次发生。但是,当衰老的多倍体肝细胞在年轻小鼠肝脏中发生增殖时,不仅可产生低倍体肝细胞,还可以逆转其衰老特征。生理和病理过程中多倍体肝细胞的生物学功能备受争议,一般认为与细胞的成熟和终末分化、细胞衰老以及疾病有着重要的关系。本文主要阐述正常生理发育和病理条件下多倍体肝细胞形成过程及潜在的生物学意义,以及多倍体肝细胞逆转对临床肝脏疾病研究的可能提示。     

衰老相关异染色质聚集——细胞衰老生物学新标志

染色质重塑是调控基因时序性表达的重要环节.衰老的人二倍体成纤维细胞核中有呈点状聚集的异染色质结构,这种特征性现象被称为衰老相关异染色质聚集(SAHF).K9M-H3和HP1是SAHF的标志性蛋白.在SAHF的形成过程中,p16INK4a/Rb途径和高迁移率蛋白A(high-mobility group A protein,HMGA protein)等许多因素起着非常重要的作用.最近研究表明,SAHF能够抑制E2F靶基因的表达,从而使细胞维持于稳定的衰老状态.SAHF的发现为细胞衰老的研究提供了一个新的生物学标志,并为细胞衰老状态的稳定维持提出了一种分子机制.     

清除衰老细胞在衰老与老龄化相关疾病中的研究进展

衰老是一个新兴的重要研究领域,随着该领域相关知识的积累和技术的进步,人们逐渐意识到衰老本身可以被针对性地干预,实现延长寿命并且延缓衰老相关疾病的发生发展,具有重要的科学和现实意义.引起个体衰老的众多因素中,衰老细胞的积累被认为是导致器官衰老发生退行性变,最终引起衰老相关疾病的重要原因.近年来,多项研究表明,清除体内衰老细胞可以延缓多种衰老相关疾病的发生,直接证明了衰老细胞是导致衰老相关疾病的重要原因之一,为治疗衰老相关疾病提供了新靶点.细胞衰老是由于损伤积累诱发了细胞周期抑制通路的激活,细胞永久地退出细胞增殖周期.衰老细胞会发生细胞形态、转录谱、蛋白质稳态、表观遗传以及代谢等系列特征的改变,同时衰老细胞对凋亡发生抵抗从而在体内多器官组织积累.衰老细胞会激活炎症因子分泌通路,导致组织局部非感染性炎症微环境,进而导致器官退行性变及多种衰老相关疾病的发生发展.因此针对衰老细胞对凋亡抵抗的特性,多个研究小组通过筛选小分子化合物库,发现某些化合物能够选择性清除衰老细胞,这些小分子化合物被称为"senolytics",意为"衰老细胞杀伤性化合物".衰老细胞杀伤性化合物在多种衰老相关疾病动物模型中能够延缓疾病的发展并延长哺乳动物寿命.因此,靶向杀伤衰老细胞对多种衰老相关疾病的治疗从而提高健康寿命具有重要的临床应用前景.除靶向杀伤衰老细胞策略以外,干细胞移植、基因编辑、异体共生等策略在抗衰老研究发展中也具有重要意义,具有启发性.本文通过汇总近期衰老细胞清除领域的重要进展和多种抗衰老策略,将细胞衰老研究发展史做简要梳理,就细胞衰老与衰老相关疾病的关系作一综述,重点讨论衰老细胞在多种衰老相关疾病中作为治疗靶点的应用潜力,并就其局限性和进一步的研究方向进行探讨.     

蒙花苷消除衰老骨髓间充质干细胞的衰老表型发挥抗衰老作用

目的:探讨蒙花苷(Linarin,LR)是否可以消除衰老骨髓间充质干细胞(BMSC)的衰老表型发挥抗衰老作用。方法:取4周龄80 g-100 g的雄性SD大鼠大腿骨髓腔内的骨髓间充质干细胞,用含10%胎牛血清的DMEM/F12培养基培养至三代,使用D-gal诱导骨髓间充质干细胞衰老,使用SA-β-gal染色、活性氧检测、蛋白免疫印迹验证骨髓间充质干细胞细胞衰老状态,通过蛋白免疫印迹检测衰老BMSC与正常BMSC中细胞保护性蛋白sirt1、sirt6及衰老相关蛋白p16、p21、p53的表达水平。之后,我们通过不同浓度LR处理衰老骨髓间充质干细胞。最后,通过蛋白印迹分析检测未处理组与LR处理组衰老相关蛋白表达情况。观察蒙花苷能否可以消除衰老的大鼠骨髓间充质干细胞衰老表型。结果:衰老的骨髓间充质干细胞细胞保护性蛋白sirt1、sirt6降低及衰老相关蛋白p16、p21、p53明显增高,衰老细胞中与DNA损伤相关的细胞核内蛋白γ-H2AX表达明显增加。而蒙花苷处理后,衰老细胞组衰老相关蛋白p16、p21、p53明显降低,γ-H2AX蛋白阳性细胞明显减少。结论:蒙花苷可以剂量依赖性的消除衰老的大鼠骨髓间充质干细胞的衰老表型发挥抗衰老作用。     

肝细胞核因子4α与肝脏疾病

肝细胞核因子4α(hepatic nuclear factor 4 alpha,HNF4α)属于细胞核受体超家族成员,它在肝脏的发育、肝细胞分化成熟过程中起重要调控作用。HNF4α有阻断肝纤维化、肝硬化、肝癌的疾病进程,改善肝脏功能的作用。另外,HNF4α在肝干细胞移植方面也发挥重要作用,提高肝细胞移植的成功率。本文就HNF4α在肝细胞中的表达、作用及其相关疾病的研究进展做一综述。     

巨噬细胞移动抑制因子调控细胞衰老的研究进展

巨噬细胞移动抑制因子(macrophage migration inhibitory factor, MIF)是一种可被多种细胞表达的多效性细胞因子,对细胞的多种生物学功能发挥调控作用,包括细胞的增殖、分化、存活和凋亡,近期研究发现MIF与细胞衰老相关。为了进一步认识衰老的机制,对MIF与细胞衰老相关的研究进展作了总结,重点分析了MIF调控细胞衰老的机制,MIF调控衰老相关基因表达的机制,尤其是在缺氧和氧化应激条件下MIF调控衰老的机制,并分析了在MIF功能多态性背景下其对衰老相关疾病的复杂调控机制,最后介绍了MIF及其受体的生物工程产品开发和应用,为进一步研究MIF调控细胞衰老的机制奠定基础。