衰老细胞清除剂在心血管疾病中的研究进展

刘婧玚 孙经武 刘振 石新烨 董文敬

滨州医学院附属医院心内科，滨州 256603

细胞衰老

细胞衰老是指在外界各种刺激下，位于染色体末端的DNA区域（端粒）被磨损，从而导致细胞被强制施加永久性增殖抑制的过程。一些刺激因子已被证明可诱导细胞衰老，包括活性氧、DNA损伤剂和激活的癌基因等；无论是何种应激源，端粒区域的DNA损伤都会激活持续的DNA损伤反应（DDR）［1］。而这种损伤反应会使包括心肌细胞在内的绝大多数细胞激活p53-p21-RB或p16INK4A-RB通路，发生细胞生长阻滞［2-3］。尽管衰老细胞处于稳定的非分裂形态，但其代谢活跃，表现为多种基因水平的上调及相关分泌蛋白表达增加，如白细胞介素、干扰素、细胞刺激因子、肿瘤坏死因子及转化生长因子等，这些细胞因子总称为衰老相关分泌表型（SASP）［4-5］。

衰老在不同的生理环境中会产生不同的影响，已有研究证明其在促进伤口修复、胚胎发育等方面具有积极作用［6-7］。然而，随着衰老细胞不断积累，组织功能的障碍也会随之出现［8］。细胞衰老与心血管疾病之间的关系密切，证明其相关性的试验仍在不断进行。已有实验发现，抑制p16Ink4a基因的表达可以抑制衰老途径通路的激活，从而解除细胞生长阻滞，改善衰老组织的功能［9］。在p16INKATTAC转基因小鼠模型中，p16Ink4a启动子驱动FK506结合蛋白-Caspase 8融合蛋白的表达，当小鼠经合成药物AP20187干预后，FK506结合蛋白与Caspase 8发生二聚化，从而诱导细胞凋亡［10］。此外，含有由p16Ink4a启动子驱动的截短型单纯疱疹病毒1型胸苷激酶的p16-3MR小鼠模型和由p16Ink4a启动子驱动硝基还原酶的P16NTR小鼠模型，可分别通过更昔洛韦（GCV）或甲硝唑给药特异性杀死表达p16Ink4a的细胞［6，9，11］。这两项转基因相关的动物实验通过对衰老相关通路的抑制，发现可以延缓冠心病进展并改善心室功能，为衰老与心血管疾病之间的关联性提供了确切证据，并促进了对清除衰老细胞药物方法的深入研究，以期延缓临床上衰老相关心血管疾病的进展。

衰老细胞清除剂

脂肪前体细胞是体内观察到的衰老细胞含量最丰富的细胞之一，通过对其转录组的分析，发现衰老细胞通过激活多个通路来抵抗自身的凋亡［12-13］。这些抗自身凋亡通路的激活使衰老细胞中多个促生存和抗凋亡蛋白的激活或表达，包括Bcl-2家族成员、p53/p21Cip、Ephrins（EFNB1或3）、PI3KCD、纤溶酶原激活抑制剂-1和2（PAI1和2）和缺氧诱导因子-1α，因此可通过对这些蛋白因子通路的抑制来实现促进衰老细胞的凋亡［14-17］。对一种或多种促生存蛋白具有特异靶向识别作用且自身具有生物活性的化合物被称为衰老细胞清除剂，可优先诱导衰老细胞凋亡。迄今为止，许多不同的衰老细胞清除剂已经被确定，其中Bcl-2抑制剂navitoclax（ABT263）、酪氨酸激酶抑制剂达沙替尼与槲皮素的联合治疗在冠心病方面已得到相对充分的研究［14］。因此，我们将在本综述中重点介绍这类药物与相关心血管疾病的关系。

1、达沙替尼和槲皮素

达沙替尼和槲皮素为酪氨酸激酶抑制剂，在Olave等［18］的实验中，达沙替尼被认为通过抑制ephrins的促生存网络（包括Bcl-xL、PI3KCD、p21、PAI1和PAI2等）促进衰老细胞凋亡。槲皮素是一种天然黄酮醇，是包括PAI和PI3K在内的多种促生存蛋白的抑制剂，当应用此药物时，可降低Bcl-W的表达。单独的达沙替尼与槲皮素治疗有一定的抗衰老效果，而其联合治疗则是一种更有效的体内抗衰老药物。同样在Zhu等［14］的实验中，发现siRNA介导的抑制剂可以优先降低衰老细胞的活力，但不降低增殖或静止的分化细胞的活力，以此为药物靶向治疗指明方向。

2、Bcl-2抑制剂navitoclax（ABT263）

Chang等［19］、苏路路等［20］在衰老模型的研究中，发现Bcl-2抑制剂ABT263可以改善老年小鼠及经放射治疗小鼠中因造血干细胞的细胞衰老而导致造血干细胞的功能损伤，并选择性的清除一定的衰老细胞，进而恢复肺组织及肌肉组织的功能；不仅如此，ABT263对各种原因导致的衰老细胞均有细胞毒性作用。

衰老细胞清除剂与心力衰竭

人类衰老与心肌衰老之间的关系已被报道了近20年，心血管疾病是65岁以上40%人群中的主要死亡原因，因此年龄是心血管疾病中的重要影响因素［21］。衰老的心脏经历了炎症出现、内皮狭窄、血管硬化、心肌细胞肥大、心肌纤维化等过程，并出现心脏功能受损，最终导致心力衰竭，尤其是射血分数保留性心衰（HFpEF），在临床上与衰老密切相关［22］。最近的研究表明，衰老直接导致小鼠年龄相关的心肌重塑，如使用p16INKATTAC模型消除衰老细胞，减少心肌纤维化及心肌细胞肥大，减少心脏功能不全的发生，提高其存活率［2，10］。根据这些数据，我们可以推测：衰老细胞的积累和SASP的表达会驱动年龄相关的心肌重塑，研究抗衰老药物可以消除老年心脏中的衰老细胞群，从而改善心肌功能。

在高龄小鼠的相关实验中发现，在心肌细胞中的衰老过程尤为显著，并会出现心肌细胞特异性SASP的表达，从而加速成纤维细胞的细胞分化，诱导心肌细胞肥大，加速心室重构［2，23］。Zhu等［14］初次发现，通过药物干预使衰老细胞被选择性清除可以改善心肌功能：用达沙替尼和槲皮素联合治疗24个月大的小鼠可显著促进血管内皮功能的修复，并提高左心室射血分数。此研究表明衰老细胞对内皮细胞有损伤反应，但未具体评估实验前后心肌衰老水平，因此，尚不能排除内皮细胞群中衰老细胞的累积是否通过SASP发出的旁分泌信号而导致内皮细胞功能障碍。

随着年龄的增长，心肌衰老影响会波及心肌细胞以外的群体。在人类心脏中，心脏前体细胞（CPC）也随着年龄的增长而获得衰老表型。与从34～62岁的年轻人心脏获得的CPC相比，从77～86岁老年人的心脏获得的CPC显示出复制减少和心肌细胞分化潜力降低的特征［24］。此外，衰老细胞清除剂达沙替尼和槲皮素在体外被证明可以消除衰老的CPC，并延缓心室重塑，包括抑制心肌纤维化和心肌细胞肥大，还会促进心肌细胞更新，甚至会增加衰老小鼠心脏中CPC的增殖［24］。尽管关于CPC在衰老过程中对心肌细胞增殖的作用大小还存在争议，但CPC细胞群的功能障碍可能会打破心肌细胞内环境稳态，并使心肌细胞更新速度下降［25-26］。

衰老细胞清除剂与心肌梗死

老年人群中，冠心病的患病率较高、预后较差已成为其特征之一，随着年龄的增长，心肌梗死的病死率呈指数级增长［27］。转化生长因子（TGF）-β2是心肌细胞SASP的1个组成部分，在心肌梗死前应用衰老细胞清除剂navitoclax的治疗降低了心肌细胞衰老和TGF-β2的表达［23］。在老年小鼠心肌梗死模型中，未经药物干预的心肌梗死小鼠左室功能逐渐下降，而navitoclax治疗的老年小鼠心肌梗死后4周表现出更高的存活率，且具有更高的左心室收缩功能［24］。尽管对衰老细胞清除剂改善心肌梗死后心功能的机制及作用过程还需要进一步探究，但这些数据表明抗衰老治疗有助于损伤后的恢复，具有一定的治疗潜力。这也与使用p16INKATTAC小鼠模型消除衰老细胞的观察结果一致，提高了对受损心肌功能障碍抵抗的治疗的可能性。

在使用p53基因敲除小鼠的心肌梗死模型中，研究者对成纤维细胞群中的衰老细胞进行抑制，发现在心肌梗死后1周心肌纤维化加剧且出现梗死面积的增加［28］。虽然此实验表明，消除心肌梗死后的衰老细胞会产生有害影响，但从长远看，抑制心肌梗死后的衰老也在某些程度上减轻炎症，并降低SASP相关细胞因子的表达，如白细胞介素（IL）-1、趋化因子配体1、趋化因子配体2、IL-6、粒细胞趋化蛋白2和巨噬细胞集落刺激因子［28-29］。因此，虽然在衰老初期可能会限制纤维化进程，但如果不进行有效抑制，慢性衰老可能会在较长时间内促进心肌梗死后的进一步纤维化，从而导致炎症。当衰老状态开始后，抗衰老药物会消除衰老细胞，因此抗衰老治疗提供了一类方向：可以阻止产生SASP的成纤维细胞，而不阻止成纤维细胞群内衰老的开始，也就不会阻止成纤维细胞衰老在减轻心肌梗死后纤维化中发挥的有益作用。

衰老细胞清除剂与冠心病

衰老细胞在动脉粥样硬化的早期阶段即出现累积，并分化为多种不同的细胞类型，包括内皮细胞、血管平滑肌细胞、泡沫细胞和T细胞［30］。而所有衰老细胞类型的共同特点是通过分泌SASP导致炎症的增加，并促进细胞坏死进一步扩大、细胞外基质退化、纤维帽变薄和血小板内血管生成等过程加剧动脉粥样硬化的进展［31］。在使用低密度脂蛋白受体缺乏（Ldlr-/-）的小鼠经高脂饮食干预建立动脉粥样硬化的模型中，富含斑块的主动脉弓中SASP成分的转录水平明显升高，包括基质金属蛋白酶（MMP-3、MMP-13）以及炎性细胞因子［IL-1α、肿瘤坏死因子（TNF）-α］水平的升高，在使用衰老细胞清除剂navitoclax治疗后发现，主动脉弓组织中斑块数量和单个斑块的平均大小降低，进而抑制了动脉粥样硬化的形成［9］。同样在小鼠动脉粥样硬化模型中，经达沙替尼联合槲皮素抗衰老治疗后发现，斑块中衰老细胞的数目及斑块钙化的减少［32］。除此之外，有几项使用药物遗传学或药理学方法的研究也在探讨通过抑制衰老来预防或逆转斑块形成［33］。

前景与展望

衰老作为心血管疾病的一种致病因素，还会导致包括与高血压和主动脉瘤相关的动脉功能障碍和动脉硬化，甚至被认为通过SASP促进血液凝固，导致血栓事件增加，从而增大老年人的卒中风险［34-37］。这些适应症可能是老年药物治疗的潜在目标，值得进一步研究。

目前可用的抗衰老药物并不针对单个分子或细胞类型，因此抗衰老治疗将不可避免地影响整个系统的衰老负担。虽然清除衰老细胞可能是有利的，但也需要进一步明确抗衰老药物延缓心血管相关疾病的机制。此外，系统性清除人体内的成熟细胞的长期影响尚不清楚，尽管在短期内清除衰老心肌细胞可改善心脏功能，但仍需进一步研究以确保清除有丝分裂后的细胞群不会对组织完整性产生长期有害影响。总之，虽然这些问题仍有待回答，但抗衰老药物在心血管疾病中仍有巨大潜力，有望成为临床治疗衰老相关心血管疾病的新方法。