細胞衰老是細胞生命周期的一個重要階段。在人類、小鼠及其它一些物種中，衰老細胞的積累已被證明可加速多種疾病的發(fā)生，包括衰老相關疾病、年齡相關疾病、免疫衰老等。目前我們對衰老細胞生物學的理解主要來源于組織培養(yǎng)研究，但組織中的衰老細胞相對罕見且難以表征。對此，2024年6月3日，SenNet聯(lián)盟在《Nature Reviews Molecular Cell Biology》期刊上發(fā)表了題為“SenNet recommendations for detecting senescent cells in different tissues”的綜述性文獻，研究人員對已有文獻報道的組織中的細胞衰老標記物進行了全面分析，提供了使用細胞衰老標志物來鑒定組織中的衰老細胞的建議，為衰老相關研究提供了寶貴的資源。

Part 1細胞衰老的定義

細胞衰老被定義為一種穩(wěn)定的細胞周期停滯，這種停滯是對環(huán)境應激或內部損傷的一種反應。這種反應會觸發(fā)一系列細胞內表型的變化，影響細胞的正常功能和生存能力。

盡管關于細胞衰老在組織中的驅動機制尚未完全明確，但現(xiàn)有研究表明，衰老細胞的逐漸累積與慢性炎癥之間存在密切聯(lián)系，這種累積可能對組織功能產生不利影響，甚至導致功能障礙。衰老細胞為何會隨年齡增長而累積？原因可能有兩種：一是隨著年齡的增長生成的衰老細胞數(shù)量增多；二是免疫系統(tǒng)清除衰老細胞的能力隨著年齡的增長而逐漸減弱，導致它們在組織中的積累。其中，后者得到了較多證據(jù)的支持，免疫系統(tǒng)的清除功能確實會隨著年齡增長而有所下降。

Part 2細胞衰老的特征

盡管關于細胞衰老在組織中的驅動機制尚未完全明確，但現(xiàn)有研究表明，衰老細胞的逐漸累積與慢性炎癥之間存在密切聯(lián)系，這種累積可能對組織功能產生不利影響，甚至導致功能障礙。衰老細胞為何會隨年齡增長而累積？原因可能有兩種：一是隨著年齡的增長生成的衰老細胞數(shù)量增多；二是免疫系統(tǒng)清除衰老細胞的能力隨著年齡的增長而逐漸減弱，導致它們在組織中的積累。其中，后者得到了較多證據(jù)的支持，免疫系統(tǒng)的清除功能確實會隨著年齡增長而有所下降。

圖1. 細胞衰老的特征

（圖片來自《Nature Reviews Molecular Cell Biology》）

1）細胞周期停滯：

衰老細胞中的p53、p16INK4A（由CDKN2A編碼）和p21CIP1（由CDKN1A編碼）等分子上調，導致RB家族蛋白的持續(xù)激活。這種激活抑制了E2F的轉錄活化，進而使細胞周期停滯。

2）DNA損傷應答的激活：

衰老細胞中，磷酸化組蛋白變體H2AX和檢查點及DNA修復因子（如T53BP1）在全基因組損傷位點形成病灶聚集。這些變化表明DNA損傷應答機制被激活，以應對衰老過程中積累的DNA損傷。

3）核改變：

衰老細胞經(jīng)歷全局異染色質損失和局部獲得，形成衰老相關異染色質灶（SAHF）。其特征為組蛋白H3在第九位賴氨酸三甲基化（H3K9me3）增加。同時，轉座元件如長間隔元件1（LINE-1）被激活，衰老相關衛(wèi)星擴張（SADS）和端粒相關灶點（TAF）形成。另外，LMNB1和核纖層相關域丟失，進一步影響核結構。

4）抗凋亡因子的上調：

衰老細胞中，ABL1、EFNB1、BCL2L1、EFNB3、SERPINB2和PI3K等抗凋亡因子上調，這有助于細胞在衰老過程中抵抗凋亡信號。

5）衰老相關分泌表型（SASP）：

衰老細胞釋放細胞因子、趨化因子和生長因子，共同構成影響細胞微環(huán)境的炎癥反應。部分蛋白質通過細胞外囊泡分泌，而部分線粒體顯示線粒體外膜滲透性，釋放線粒體DNA（mtDNA），加重SASP的出現(xiàn)。

6）溶酶體含量增加和β-半乳糖苷酶活性提升：

衰老細胞中溶酶體含量增加，β-半乳糖苷酶活性提升，這些變化可能與細胞內的廢物處理和代謝適應有關。

7）代謝適應：

代謝適應是由線粒體功能的變化引起的，線粒體功能的改變增加了活性氧（ROS）的產生，可能進一步影響細胞的生存和功能。

8）細胞表面標志物：

衰老細胞上調衰老相關蛋白質和糖類受體的表達，這些標志物可能用于識別和分離衰老細胞。

9）形態(tài)學變化：

衰老細胞在細胞培養(yǎng)中變得扁平、增大和空泡化。細胞核增大，核起泡，形成胞質染色質片段（CCFs）。

綜上所述，衰老細胞的九種特征涵蓋了形態(tài)、代謝、酶活、色素、基因組、表觀遺傳、蛋白質穩(wěn)態(tài)、營養(yǎng)感應和分泌表型等多個方面。這些特征共同反映了細胞在老化過程中的復雜變化，并可能對組織功能和機體健康產生深遠影響。

Part 3細胞衰老的標志物

SenNet聯(lián)盟強調利用多個衰老特征支持細胞衰老存在的重要性，并整理一個信息豐富的標志物數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫中收錄了224篇相關論文和328種標志物，涵蓋了14種小鼠和人類組織以及循環(huán)標志物。為了確定衰老研究中標志物的優(yōu)先級，研究人員重點列出在三種或更多組織中記錄的衰老標志物（見表1）。

表1. 細胞衰老標志物

（表格來自《Nature Reviews Molecular Cell Biology》）

表1中僅展示了部分靶標信息，如需完整信息，微信掃碼獲取完整表格。

（表格來自《Nature Reviews Molecular Cell Biology》）

細胞衰老相關靶分子

云克隆開發(fā)了上述研究中涉及的相關靶標蛋白，抗體以及試劑盒產品。靶標和核心貨號如下，供參考。

使用單一的細胞衰老標志物在識別組織中的衰老細胞時往往缺乏足夠的特異性和敏感性。為了準確識別組織中的衰老細胞，需要在同一細胞中檢測到至少三種細胞衰老的標志物，以提高識別的特異性和敏感性，減少假陽性結果。云克隆多因子檢測試劑盒作為高效可靠的定量檢測工具，特別適用于細胞衰老領域的科學研究。這類試劑盒可同時檢測多種細胞衰老標志物，為科研人員提供了深入的理解細胞衰老機制及其調控途徑的手段。