翻译By曹天玲张彬杨远涵胡健立
引言
俗话说千里之堤，溃于蚁穴。如果把个体衰老比作千里之堤，那细胞衰老就是那防不胜防的蚁穴。清除蚁穴可以暂且保全石堤，那清除衰老的细胞是否可以延缓个体衰老呢？今天小编就给大家分享一篇来自SanRaffaeleTelethon基因治疗研究所RaffaellaDiMicco实验室和FIRC分子肿瘤学研究所的Fabriziod’AddadiFagagna实验室于年12月16日合作发表在NatureReviewsMolecularCellBiology上发表的一篇标题为“Cellularsenescenceinageing:frommechanismstotherapeuticopportunities”的综述，该文章总结了衰老细胞的特性以及细胞衰老的机制并探讨了通过清除衰老细胞进而延缓衰老的方法，小编这里将为您详细揭秘细胞衰老与个体衰老之间的“爱恨情仇”。通讯作者：RaffaellaDiMicco（左）Fabriziod’AddadiFagagna（右）（图片来源于网络）摘要
细胞衰老一词最早于年提出，随着研究的日益深入，目前已经成为很多生物技术公司用于改善人类各种疾病的重要靶标。细胞衰老以永久性的增殖停滞为特征，在响应包括端粒功能障碍、癌基因激活和持续性DNA损伤等内源或外源刺激时发生。此外，细胞衰老还可以在多种生物发生过程中发生，例如早期胚胎发育等。衰老细胞的外源活性，主要和衰老相关分泌表型（senescence-associatedsecretoryphenotype，SASP）相关，它不仅扩大了衰老细胞增长停滞的影响，还会阻碍组织再生并导致衰老相关的慢性疾病和个体衰老的发生。本篇综述主要讨论了细胞衰老相关分泌表型的机制和调节因子，并概述了以衰老细胞为靶标，通过senolytic和senomorphic疗法进行衰老和衰老相关疾病干预的手段的潜在价值。前言
细胞衰老在响应多种诱发因素时产生，这些诱发因素主要包括DNA损伤、端粒功能障碍、癌基因激活和细胞器应激等。此外，细胞衰老还与肿瘤抑制、组织修复、胚胎发生和个体衰老等过程相关。年，Hayflick和Moorhead证明：正常培养的人类成纤维细胞在进入不可逆的生长停滞（称为复制衰老）之前会表现出有限的细胞分裂能力。于是，科学家们提出了这样的假设：细胞增殖能力的逐渐丧失最终会导致组织的衰老，这可能是因为细胞增殖对于受损细胞的替换至关重要。但是，开发能够证明该假设的工具就已花费科学家们数十年之久。确定衰老细胞的特异标志是在活组织中检测衰老细胞的第一个难题。衰老相关的β-半乳糖苷酶（senescence-associated-β-galactosidase,SA-β-gal）活性是鉴定衰老细胞的最早生物标记之一，该标记有效证明了衰老细胞会在多种哺乳动物的衰老相关疾病病灶和衰老组织中逐渐积累。衰老细胞的另一个显著特征是细胞周期抑制蛋白（统称为细胞周期依赖性激酶抑制剂）的表达增加，这会导致衰老细胞的停滞状态的维持，进而导致衰老细胞的不断积累，其中p16INK4A（以下称为p16）是最主要的细胞周期抑制蛋白。有实验表明p16缺乏的小鼠容易自发形成肿瘤。20世纪90年代末，发现过度的致癌信号或肿瘤抑制作用的丧失都会过早地诱发细胞衰老。后来科学家们又发现异常的DNA复制和DNA损伤积累会也会诱发细胞衰老。但是，这些特点都不是衰老细胞普遍存在的，因此，同时测试多个生物标志物以定义衰老状态非常重要。为了从进化的角度调和衰老细胞拥有的看似对立的促衰老和抗癌作用，衰老细胞被认为符合衰老的拮抗多效性理论，该理论假设自然选择有利于促进早期生殖健康的基因，这可能伴随着未经选择的后果，并在生命后期产生负面影响，尽管这还没有得到证实。或者，可以假设衰老与进化成本和收益理论有关。该理论暗示衰老细胞在整个生命中都具有有益作用（例如，限制组织损伤和抑制肿瘤发生），但是老年时这些作用的代价超过了益处。最近有几种方法证实了衰老细胞在许多疾病中都起到了致病作用。这些方法包括INK-ATTAC11和p16-3MR12转基因小鼠模型的建立（可选择性消除表达p16的细胞），以及senolytic和senomorphic药物制剂。senolytics主要是通过消除衰老的细胞来发挥功效，而senomorphics的功能实现则是通过调节衰老细胞的特性而非消除它们。在这篇综述中，作者首先描述了衰老细胞的特性以及导致细胞衰老的机制。随后，作者讨论了衰老细胞在各种生物学过程中的作用，以及如何通过将其去除或减弱其特性来进行疾病干预和健康寿命的延长。写在前面
名词解释
Sirtuins蛋白（Sirtuins）烟酰胺二核苷酸依赖(NAD+)的脱酰酶，调节DNA修复、炎症、代谢和衰老等多种细胞过程。线粒体功能障碍相关衰老（Mitochondrialdysfunction-associatedsenescence，MiDAS）线粒体损伤引发的衰老具有明显的分泌表型，即缺乏IL-1（Interleukin-1，IL-1）依赖型炎症反应。外泌体（Exosomes）胞内小室产生的细胞外囊泡参与细胞间通讯。HMGB蛋白（HMGBproteins）结合DNA并影响染色质压缩的非组蛋白分子。骨髓偏斜（Myeloidskewing）骨髓和血液中，与衰老相关的骨髓细胞比例增加，但其他谱系的细胞有所减少。tau神经元中发现的一种蛋白质，对于维持轴突的微管结构非常重要。在多种神经退行性疾病（包括阿尔茨海默症）中发现了突变体和高磷酸化形式的tau。纤维化（Fibrosis）细胞外基质在疾病组织中的积累限制了正常的组织功能并导致长期的组织损伤。低密度脂蛋白受体（LDLreceptor）介导低密度脂蛋白进入细胞的受体。编码该受体的基因突变容易导致动脉粥样硬化的发展。白内障（Cataracts）眼睛中的晶状体混浊导致视力下降。在老年人中，通过手术更换患病的晶状体的是白内障常见的治疗手段。脊柱后凸（Lordokyphosis）在实验室小鼠和人类中均观察到脊柱向后弯曲的异常状态。脂肪代谢障碍（Lipodystrophy）脂肪组织在体内的异常分布，包括过多沉积或不足。INK-ATTAC在衰老细胞中少量活跃的p16启动子的控制下，带有药物诱导的胱天蛋白酶8的转基因小鼠模型可以选择性消除表达p16的衰老细胞p16-3MR在p16启动子的控制下表达红色荧光蛋白、萤光素酶和单纯疱疹病毒胸苷激酶的三峰报告基因的转基因小鼠模型，可以追踪和消除表达p16的衰老细胞。细胞衰老的诱因和特征细胞衰老是一种稳定的、生长停滞的终末状态，在这种状态下即使细胞在最佳生长条件和有丝分裂刺激下仍无法增殖（框1，2；图1）。在衰老细胞中细胞存活通路往往被上调（包括抗凋亡蛋白BCL-2家族），这使得衰老细胞即使在外源应激下也具有较强的抗凋亡能力。而衰老细胞这种生存能力的增强是细胞在抗凋亡过程中适者生存的结果还是伴随衰老过程而产生的结果，还有待确定。细胞最终发生凋亡还是衰老的分子机制目前尚不清楚，但这可能取决于初始刺激的强度和持续时间，以及损伤的性质和细胞类型。因为衰老和凋亡的关键调节因子类似，例如p53通路的激活，因此衰老细胞的抗凋亡能力可能依赖于p53的水平和活性。因为衰老和凋亡的程序在关键成分上趋同，包括p53通路的激活，衰老细胞对凋亡的抵抗可能依赖于p53的水平和活性。虽然衰老被认为是一个永久的细胞周期阻滞的状态，但最近的证据表明，至少在肿瘤形成和抗癌治疗方面，细胞衰老的形成可能涉及表观遗传机制，表观遗传能以细胞自主的方式重编程癌细胞，使其获得一定程度的干细胞特性。值得注意的是，衰老的形成是一个动态的过程，从退出细胞周期到衰老后期的不同阶段中，参与其中的分子途径有所重叠但不相同。框1衰老的生物标志物衰老领域的一个主要限制是缺乏单一的、通用的或模型特异性的生物标志物来识别培养中的衰老细胞或组织样本。目前，对衰老细胞的鉴定依赖于多种标记的组合，当这些标记同时存在时，可以区分稳定停滞的衰老细胞和对应的静止或分化的细胞。在培养细胞和新鲜组织样本中检测衰老细胞，第一个也是最广泛使用的生物指标是一种名为“衰老相关-β-半乳糖苷酶”（senescence-associated-β-galactosidase，SA-β-gal）的溶酶体酶的积累。该标记物在大多数衰老细胞中可通过组织化学染色检测到，而在未衰老的，静息的或永生的和转化的细胞中一般不存在，但是SA-β-gal在组织培养中也可在血清饥饿或过度融合的细胞中积累，并可能标记体内巨噬细胞的一个特定亚群作为免疫刺激可逆反应的一部分。脂褐素积累是衰老细胞的另一个特征。最近开发的一种基于生物素连接的苏丹黑B类似物的方法正在成为一种可靠的，可在各种细胞和组织类型中追踪衰老细胞的检测系统。衰老细胞的另一个特点是形态异常增大、扁平，胞质核比不成比例地增加。虽然这种体积庞大的细胞质最初被描述为伴随细胞衰老形成的特征，但最近的一项研究表明，细胞大小的增加可能在衰老相关的生长停滞中起着重要作用。此外，在单细胞水平上，SA-β-gal阳性的衰老细胞与SA-β-gal阴性细胞相比，细胞体积增加。衰老细胞的另一个明显标志是缺乏DNA复制，这通常可以通过加入核苷类似物（例如，5-溴脱氧尿苷或[3H]胸腺嘧啶）或增殖标志物免疫染色鉴定（如PCNA和Ki-67）。这些标记物无法将衰老细胞与静止细胞或者有丝分裂后分化的细胞区分开来。p21和p16是两种周期蛋白依赖性的激酶抑制剂，是p53和RB控制的肿瘤抑制通路的组成部分，通常在衰老细胞中积累。因为p21和p16的表达水平足以建立和维持与衰老相关的生长阻滞，它们被用于识别组织和培养细胞中的衰老细胞。特别是p16，它被用作代替衰老标记物使用，已用于衰老细胞选择性根除的工程小鼠模型的构建。然而，并不是所有的衰老细胞类型都表达p16，因为它也可以被某些肿瘤细胞表达，特别是那些失去RB功能的细胞。细胞核衰老相关异染色质聚集（senescence-associatedheterochromatinfoci，SAHF）也被用于识别衰老细胞，但它们似乎对由激活的致癌基因和DNA复制应激源诱导的衰老程序具有特异性。持续性DNA损伤反应因子在损伤部位积累是细胞学上可检测的核病灶，也被用作衰老细胞的标记，当在端粒序列积累时，端粒相关病灶是衰老状态的一个强有力的标记。最后，衰老相关分泌表型的成分，主要是促炎细胞因子白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）和IL-8，可以在转录和蛋白水平上用于评估一般的组织或细胞培养衰老。然而，单独的SASP不能作为一个可靠的衰老生物标志物。事实上，由p16过表达引发的衰老并不会引起SASP转录程序的改变。总之，衰老表型具有高度异质性，可能因初始触发因子和所研究的细胞类型而不同，这一证据不断挑战着对普遍衰老生物标志物的寻找。因此，转录组学和蛋白质组学在相关细胞和组织类型的单细胞水平上的研究对于找到独特或共同的衰老状态标记至关重要，包括可以从衰老和病变组织中分离衰老细胞的细胞表面分子。最近，科学界对创新的成像工具和荧光示踪剂的开发非常感兴趣，这可能代表了基于衰老的转化医学应用的一个转折点。这些工具和荧光示踪剂可以实时监测衰老负荷，并监测senotherapies在临床样本中的治疗效果。框2
衰老和自噬功能障碍的细胞器，如线粒体和溶酶体，通常通过激活细胞内名为“自噬”的降解系统而被降解。然而，自噬是一个促进衰老的诱发因素，还是一种在衰老过程中失去的生存机制，仍然是一个需要严密研究的科学研究问题。事实上，据报道，一种通过哺乳动物的雷帕霉素靶点（mammaliantargetofrapamycin，mTOR）激活的选择性自噬途径，有助于维持许多衰老相关分泌表型因子蛋白质的合成，这些因子主要存在于癌基因诱导的衰老细胞中，其中几种自噬调节因子的下调可延缓癌基因诱导衰老的发生。最近，一种类泛素的自噬蛋白LC3B，被发现与核纤层蛋白LaminB1有关，并有助于其在癌基因诱导的衰老细胞的溶酶体中降解。重要的是，核纤层相关的染色质结构域也通过同样的机制从细胞核转运到溶酶体中，并促进了衰老细胞中胞浆染色质片段的积累。抑制自噬可防止LaminB1降解，并确保衰老细胞的核膜完整性。在治疗癌细胞诱导的衰老背景下，也有研究表明，自噬是由衰老触发的，以应对有毒大分子积累导致的负荷增加，自噬的药理靶向性导致衰老细胞被消除。然而，自噬也被认为通过促进受损细胞器和其他细胞成分的降解来抑制衰老，一些研究支持了这一观点。在成人肌肉干细胞中，基础的自噬通过抑制衰老来维持干性。衰老过程中，肌肉干细胞（卫星细胞）的自噬活性随着干细胞再生能力的降低而下降，从而导致老年小鼠衰老卫星细胞的积累。恢复衰老的卫星细胞的自噬可以防止衰老并恢复其再生能力。同样，自噬对氧化应激引起的衰老也有保护作用。在过度氧化应激下，通过mTOR的抑制作用增强自噬活性可以延缓细胞衰老，并在功能上恢复线粒体和溶酶体功能。进一步证明自噬在预防衰老中的作用，最近一项旨在鉴定缓解复制性衰老化合物的高通量筛选显示，共济失调血管扩张症突变（ataxiatelangiectasiamutated，ATM）抑制剂KU-通过阻断空泡蛋白ATP6V1G1的磷酸化，功能性恢复溶酶体活性，从而增强自噬能力。ATM抑制剂也能恢复线粒体功能，减轻衰老表型。这些看似相反的作用共同反映了自噬和细胞衰老间复杂的相互调节，自噬与衰老可以被几个衰老的触发条件、不同的细胞类型和在衰老调控网络中作用自噬程序的时空特异性的激活联系在一起。细胞衰老和DNA损伤应答多种应激因素可诱导细胞的衰老，其中核DNA损伤是最常见的一种，它主要表现为可激活DNA损伤应答（DNAdamageresponse，DDR）的DNA双链断裂（DNAdouble-strandbreaks，DSBs）的积累。（图1）。DDR发挥检查点功能来阻断细胞周期，并防止错误的遗传信息遗传给子细胞。一些DDR因子在DNA损伤部位积累，形成由扩展染色质修饰事件（如组蛋白H2AX磷酸化）和与其相关的蛋白质（包括MDC1、53BP1和毛细血管扩张性共济失调突变（ataxiatelangiectasiamutated，ATM）激酶的激活形式）组成的细胞学可检测的核位点。这些位点标记DNA损伤的部位，有助于损伤被修复前，检查点功能的执行和细胞周期的阻滞。如果DNA损伤持续存在，它会导致DDR信号的延长和以细胞衰老为形式的持久性增殖阻滞。最近的研究证明，在培养的衰老细胞中观察到的持久性DDR位点含有未修复的DSBs，这支持了细胞衰老类似于延长检查点激活时间的观点。抑制DDR信号激酶（ATM、ATR、CHK1和CHK2）使衰老细胞重新进入细胞周期。在DDR级联效应的后期，肿瘤抑制物p53被激活（p53是ATM及其旁系同源物ATR的靶点）并刺激细胞周期素依赖性激酶抑制剂p21的表达（p21是衰老相关细胞周期阻滞的重要介质）。p16是CDK4和CDK6的抑制剂，也是几种衰老类型的关键酶；p21在衰老早期被激活，p16在衰老后期被激活，可能是为了维持衰老表型。除了DDR级联效应被激活外，肿瘤抑制因子ARF还稳定p53，从而诱发衰老。目前很多工作主要集中在研究DDR和ARF这两条主要途径在p53依赖型衰老的发生(特别是为了应对致癌挑战)过程中的作用。最初的观点主要是基于小鼠的研究，即DDR和ARF发挥拮抗作用，因为ARF在肿瘤发生过程中以一种与DDR无关的方式被转录激活。最近，一项研究报道了人类癌症模型中紧密的调控网络，在这种网络中，ATM抑制ARF水平，当ATM被灭活时，ARF作为癌症进展的次要障碍。与这种时间规律相一致，DDR先于ARF参与，ARF激活在癌症进展的后期才被检测到并且比DDR更少。图1
衰老的驱动因素和表型。核DNA损伤与衰老的发生往往是因果关系。DNA损伤激活一个信号级联，定义为DNA损伤应答（DNAdamageresponse，DDR），其特征是磷酸化组蛋白H2AX（γH2AX）、53BP1和MDC1、顶部的激酶毛细血管扩张性共济失调突变（ataxiatelangiectasiamutated，ATM）和ATR以及下游激酶CHK2和CHK1。信号最终汇聚于p53激活，这反过来又导致细胞周期阻滞。延长的DDR激活会触发衰老。在染色体末端的一个或几个DDR信号端粒，足以触发复制性细胞衰老。癌基因激活也是一个强大的衰老触发因子。具体来说，大多数活化的癌基因，部分是通过活性氧（ROS）的产生，导致过度增殖和改变DNA复制模式，最终导致复制应激和DNA损伤积累在脆性位点，包括端粒。除了延长DDR活化外，衰老特征还包括细胞周期阻滞（通过上调p21和p16细胞周期抑制剂）、氧化损伤（通过增加ROS水平检测到）、上调抗凋亡蛋白BCL-2家族，从而促进细胞凋亡的抗性、代谢变化（包括衰老相关β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）积累）、衰老相关异染色质聚集（senescence-associatedheterochromatinfoci，SAHF）和衰老相关分泌表型（senescence-associatedsecretoryphenotype，SASP）。端粒缩短和损伤细胞衰老发生的第一个也是最显著的特征机制之一是端粒缩短。由于标准的DNA复制程序无法完全复制染色体DNA末端，在没有端粒维持机制的情况下，如端粒酶的表达或端粒之间的重组，端粒随着每一轮DNA复制而缩短。在一定长度以下，端粒封闭因子或保护结构的丢失使端粒非常短，类似于单端DSBs，从而触发与DNADSBs触发的DDR非常相似的DDR（图1）。一个或几个DDR信号端粒足以触发复制性细胞衰老，端粒酶的强制表达可防止细胞衰老，促进细胞无限增殖。持续的DDR激活也发生在端粒未严重缩短的情况下，因为当DSBs位于端粒时，暴露于外源性基因毒性处理的不分裂细胞和不分裂的衰老细胞中的修复效率要低得多。由于端粒DSBs的持续存在，细胞衰老会发生并被维持。因此，端粒上DDR的持续激活是细胞衰老的一个触发条件，它既可以发生在增殖细胞的端粒缩短时，也可以发生在不增殖细胞（静止或终末分化）的端粒DNA损伤时，而不受端粒长度的影响。癌基因诱导的衰老癌基因活化是细胞衰老的一个强力诱因。癌基因的表达触发了一个初始的高增殖期，这一时期与DNA复制的改变密切相关，这种改变最终会参与DDR途径并导致衰老。这一过程被称为癌基因诱导衰老（oncogene-inducedsenescence，OIS）。肿瘤抑制因子表达的丧失也会导致增殖停滞，如PTEN丢失引起的细胞衰老（PTENloss-inducedcellularsenescence，PICS）。虽然最初PTEN丢失诱导的细胞衰老被认为与DDR的激活无关，但后来又发现在体内PTEN的丢失与过度增殖、DDR的参与和细胞衰老均有联系。值得注意的是，不同于致癌的RAS或BRAF，研究表明，PI3K-AKT通路的激活会促进p53依赖性衰老，这一过程通常发生在没有明显的过度增殖和强烈的DNA损伤积累的情况下，这暗示了不同的潜在机制。端粒对DNA复制应激异常敏感，包括癌基因导致的端粒功能障碍和癌基因积累引起的端粒功能障碍，而且已经在人类增生性癌症病变中观察到DDR。活性氧（Reactiveoxygenspecies，ROS）在肿瘤中积累，除了公认的作为DNA破坏因子外，它们还可以作为信号分子，介导并促进癌基因的表达。最近由于意外发现癌基因诱导的活性氧主要通过NADPH氧化酶产生，并可以改变DNA复制过程，造成DNA损伤积累来促进初始增生期从而诱导细胞衰老，ROS在促进细胞增殖和促进与衰老相关的DNA损伤方面自相矛盾的作用被部分解决了。线粒体功能障碍和细胞衰老衰老细胞氧化应激的增加与功能失调的线粒体的积累有关。事实上，衰老细胞的特征是线粒体质量、膜电位和线粒体形态的改变。线粒体功能失调可能在衰老过程中发挥重要作用，因为线粒体去乙酰化酶（一组调节不同物种衰老的进化保守的蛋白）的缺失以及线粒体功能的选择性化学抑制一般会触发衰老。有证据支持核DNA损伤与线粒体功能障碍之间的相互影响。值得注意的是，线粒体功能障碍相关衰老（mitochondrialdysfunction-associatedsenescence，MiDAS）以一种独特的表型为特征，表现出一种独特的细胞非自主程序，这可能是衰老动物体内代谢改变和脂肪细胞分化异常的原因。衰老细胞中的染色质变化大多数衰老细胞表现出表观基因组和染色质组装的深刻变化。这些变化与衰老相关增殖阻滞的细胞自主性和旁分泌（即对周围细胞的影响）有关。衰老相关异染色质聚集（senescence-associatedheterochromatinfoci，SAHF）是异染色质的空间领域，可以检测到富含抑制性染色质标记和蛋白的致密的4’，6-二氨基-2-苯吲哚（4′,6-diamidino-2-phenylindole，DAPI）阳性核结构，包括三甲基化组蛋白H3Lys9（trimethylatedhistoneH3Lys9，H3K9me3），异染色质蛋白1(heterochromatinprotein1，HP1)，高迁移率基团蛋白A(highmobilitygroupproteinA，HMGA)因子，组蛋白变体macroH2A和组蛋白分子伴侣HIRA和ASF1A。虽然SAHF在癌基因激活的时候会通过DNA复制以及依赖于ATR途径的方式产生，然而其并不是普遍的衰老标志物。SAHF最初被认为能够抑制促细胞周期相关基因的表达，但后来发现相反的是，SAHF加强了耐DDR的异染色质结构，从而抑制了DDR信号传递。使用能够诱导染色质松弛的蛋白去乙酰化酶（histonedeacetylase，HDAC）抑制剂处理，会通过细胞凋亡途径增强DDR信号，最终导致细胞死亡。这种治疗可能是首次报道的成功的senolytic方法的例子，这一点后来被报道的HDAC抑制剂panobinostat的sensenolytic活性所支持。HDAC抑制剂也可诱导正常人成纤维细胞的细胞衰老，这可能与其对DDR的影响有关。衰老细胞的另一个染色质特征是异染色质结构域的展开，这种展开主要是中心粒卫星序列的扩张，在不同的物种中观察到这些现象，并遵循不同的衰老诱导模式。染色质结构的这些变化与选择性去除抑制性组蛋白标记无关，但与核结构蛋白的变化有关，包括核纤层的破裂。在衰老细胞的胞质中，核纤层的缺失可导致胞质染色质片段（cytosolicchromatinfragments，CCFs）的释放。虽然尚未证实，在癌基因诱导的DNA复制的背景下，难以复制的基因组区域，如脆性位点，端粒序列和重复的DNA可能与CCFs有关。目前尚不清楚CCF是否仅在深度衰老的细胞中形成。重要的是，CCFs通过激活环GMP-AMP合成酶（cyclicGMP–AMPsynthase，cGAS）和干扰素基因刺激因子（stimulatorofinterferongenes，STING）受体通路（稍后讨论）来调控与衰老相关的旁分泌功能。据报道，低剂量的HDAC抑制剂可以降低CCFs并抑制衰老相关的分泌表型（senescence-associatedsecretoryphenotype，SASP）。最近，在染色质修饰的全基因组图谱方面，研究人员取得了技术进步，推动了衰老发生及其过程中分子图谱的建立。在复制衰老过程中，复制后期、基因贫乏的区域表现出广泛的DNA低甲基化，而局灶性高甲基化则见于肿瘤抑制基因。这些发现催生了衰老细胞可能是表观遗传的恶性转化的假设。但是这个假说最近受到了一项观察的挑战，该观察发现，与OIS逃逸的细胞相比，OIS细胞中甲基化模式的变化有限，这表明肿瘤相关的甲基组变化可能是随机发生的，并独立于衰老状态。与DNA甲基化变化的情况相比，癌基因诱导的衰老细胞和晚期复制衰老的成纤维细胞在核小体水平上显示出染色质可及性的显著增加，大多数开放染色质区域映射到调控元件和重复序列。基因组重复位点的染色质松动导致转座因子表达增加，在非应激细胞中转座因子通常是表观遗传沉默和休眠的。尽管转座元件在通过转座触发基因组不稳定中的作用被广泛接受，但转座元件的再激活也有助于介导衰老细胞的非细胞自主功能，详见下文。H3K4me3的全基因组分析，衰老细胞中的H3K27me3和H3k27ac也揭示了大规模染色质结构域的动态获取和耗竭，这些结构域已被认为调节衰老下游关键效应因子的表达。SASP的组成和调节通过转录激活SASP也是衰老细胞发挥其多种生物学功能的一种潜在机制，衰老细胞可通过分泌细胞因子、趋化因子、生长因子和细胞外基质（extracellularmatrix，ECM）蛋白酶加重自身衰老进程或影响衰老细胞的局部组织微环境甚至个体（图2）。SASP激活是一个伴随衰老发生的动态过程。SASP最初被定义为一个重要的分泌过程，包括几十个甚至数百个生物活性因子。SASP的组成因细胞类型和初始刺激的性质而不同，与复制或辐射诱导的衰老相比，致癌因素放大了蛋白质的分泌。尽管SASP在不同组织和衰老模型中存在一些定性和定量差异，但在所有类型的体外衰老细胞中，都报道了IL-6、CXC趋化因子配体8（CXCchemokineligand8，CXCL8，下称IL-8）和单核细胞趋化蛋白1（monocytechemoattractantprotein1，MCP1；又称CCL2），这三者组成了SASP的核心。SASP不仅包括促炎分子，还包括参与ECM重塑的酶，如基质金属蛋白酶（matrixmetalloproteinases，MMPs），丝氨酸/半胱氨酸蛋白酶抑制剂（serine/cysteineproteinaseinhibitors，SERPINs）和金属蛋白酶组织抑制剂（tissueinhibitorsofmetalloproteinases，TIMPs）。最近对SASP进行的全面无偏定量蛋白质组学分析鉴定出了更多不同的SASP效应物，它们能作为可溶分子或外泌体被释放出去。外泌体中含有一系列成分，这些成分在先前报道中会富集在衰老和衰老相关疾病人群的血浆里。外泌体最近被确定为SASP旁分泌衰老效应以及外泌体促癌属性的关键媒介。图2
SASP调节。衰老相关分泌表型（senescence-associatedsecretoryphenotype，SASP）激活是一个动态的过程，由衰老触发，伴随着细胞周期的退出。一个核心的SASP程序主要包括以IL-1依赖方式调节的促炎白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）、IL-8和单核细胞趋化蛋白1（monocytechemoattractantprotein1，MCP1），以及参与细胞外基质（extracellularmatrix，ECM）重塑的酶，如基质金属蛋白酶（matrixmetalloproteinases，MMPs）、丝氨酸/半胱氨酸蛋白酶抑制剂（serine/cysteineproteinaseInhibitors，SERPINs）和组织金属蛋白酶抑制剂（tissueinhibitorsofmetalloproteinases，TIMPs）。最近，发现了其他作为可溶性分子或外泌体释放的SASP核心效应物，包括GDF15、STC1和MMP1。DNA损伤反应因子，包括上游DNA损伤反应激酶，通过核因子-κB（nuclearfactor-κB，NF-κB）诱导SASP基因。促分裂原活化蛋白激酶p38也通过增加NF-κB的活性来诱导SASP基因。几种转录因子和染色质调节因子的激活与SASP的激活和调控有关。NF-κB转录因子CCAAT/增强子结合蛋白β（CCAAT/enhancer-bindingprotein-β，C/EBPβ）结合SASP基因的启动子并调节其激活。GATA4通过产生IL-1间接调控NF-κB和SASP基因。哺乳动物类雷帕霉素靶蛋白（mammaliantargetofrapamycin，mTOR）途径的靶点促进SASP的产生，通过增加mRNA亚群的翻译，包括编码IL-1α。与转录因子协同作用，表观遗传阅读器含溴域蛋白4（bromodomain-containingprotein4，BRD4）是一种参与肿瘤发生的乙酰化组蛋白结合蛋白，被招募到SASP基因附近作为超级增强子，从而有助于细胞衰老的正确执行。BRD4结合乙酰化组蛋白H3Lys27（acetylatedhistoneH3Lys27，H3K27），从而与多梳抑制复合物2（poly
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