《GeroScience》:Necroptosis induced by MLKL overexpression in liver triggers cellular senescence and leads to chronic inflammation and fibrosis
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为破解“炎症衰老”驱动因素,编辑荐读:作者利用Alb-CreERT2/Mlkl-KI小鼠在年轻肝脏特异性诱导坏死执行蛋白MLKL过表达,发现坏死可独立于DNA损伤等经典衰老诱因,直接上调p16、p21及SASP,同步放大NF-κB炎症并启动胶原沉积,提示坏死-衰老轴是干预“inflammaging”及肝纤维化的潜在新靶点。
研究背景
慢性炎症伴随增龄被称为“炎症衰老(inflammaging)”,是驱动多器官退行性病变与死亡率的共同土壤。然而,究竟是哪些上游信号在衰老早期点燃并持续“扇风”炎症,仍是未解之谜。两大细胞命运——程序性坏死(necroptosis)与细胞衰老(cellular senescence)——均被报道随龄增加并释放促炎因子,但二者是否存在因果链条、谁因谁果,一直缺乏直接体内证据。传统老年小鼠模型常混杂DNA损伤、氧化应激等多重变量,难以厘清单一因素的贡献。于是,研究团队提出一个“减法”设想:若在年轻、低背景的小鼠肝脏里,仅人为升高坏死执行蛋白MLKL,能否就足以点燃衰老与慢性炎症,并导致纤维化?
研究设计与结论
为回答上述问题,Ramasamy Selvarani等人构建了携带Flag标签的Mlkl敲入(KI)小鼠,并与白蛋白启动子驱动的Cre-ERT2工具鼠杂交,实现2月龄时他莫昔芬(TMX)诱导后肝细胞特异性MLKL过表达(约4倍),而其余组织几乎不表达。随后持续观察至6月龄,系统评估坏死、衰老、炎症及纤维化动态。结果显示:
仅升高MLKL即可在年轻肝脏触发典型necroptosis——MLKL寡聚体增加3–4倍,血浆DAMP标志物HMGB1升高60%,ALT活性飙升8倍,TUNEL阳性细胞增多4.5倍,Ki-67增殖性修复细胞激增22倍,提示细胞死亡-再生循环被强烈启动。
坏死直接诱发细胞衰老:周期抑制因子p16与p21转录水平分别升高5倍与9倍;7种SASP组分(CXCL1、CXCL8、CXCL10、CCL2、MMP3/9/12、PAI-1及GDF-15等)一致上调,范围1.5–8.5倍,显示典型的衰老相关分泌表型。
伴随炎症爆发:肝内IL-6、IL-1β、IFN-γ显著升高;巨噬细胞(F4/80)、M1(CD68)与M2(CD206)标志全面上扬;HE切片可见每视野2–3个单核细胞簇,而对照组几乎为零。
转录组学(RNA-seq,n=6)证实420个差异基因富集于“胶原纤维组装”“胶原生物合成”及“药物代谢”通路;GSEA显示7套公开衰老基因集均呈正向趋势(NES 0.95–1.16),提示坏死足以重塑肝脏衰老相关表达谱。
早期纤维化被启动:TGF-β、Col1α1、Col3α1转录升高;α-SMA阳性肌成纤维细胞增加;天狼猩红与Masson染色分别显示胶原面积增加2.5倍与3倍,且主要沉积于门管区;偏振光下Ⅰ型(黄橙)和Ⅲ型(绿)胶原纤维同步增多,Brunt评分由0–1升至1–3,表明纤维隔膜初步形成。
关键技术方法
Alb-CreERT2/Mlkl-KI遗传模型实现肝细胞可诱导MLKL过表达;非还原Western blot检测MLKL寡聚;血浆ALT、HMGB1酶活/ELISA;TUNEL、Ki-67、α-SMA免疫组化;天狼猩红-偏振光、Masson三色组织学;RNA-seq(Illumina NextSeq 500,DESeq2差异分析,IPA通路富集);GSEA/MSigDB衰老基因集评估。
研究结果分述
MLKL过表达在肝脏诱导程序性坏死与损伤
利用Flag标签与内源条带区分,证实TMX处理后肝组织MLKL升高约4倍,寡聚体显著积聚;伴随HMGB1、ALT、TUNEL、Ki-67同步升高,表明necroptosis-损伤-再生轴被激活。
MLKL过表达导致肝脏炎症
qPCR与形态学双重显示促炎细胞因子、巨噬细胞浸润及单核细胞簇显著增加,证明坏死本身即可在没有其他衰老应激的情况下点燃炎症。
MLKL过表达诱导细胞衰老
多重周期抑制因子(p16、p21、p19)及SASP显著上调,提示细胞衰老并非仅由DNA损伤或端粒缩短触发,单纯坏死信号亦可驱动。
MLKL过表达改变肝脏转录组
差异基因富集于胶原形成、药物代谢与炎症;多条胶原相关通路(纤维组装、链三聚化)被IPA显著激活,为后续纤维化提供分子基础。
MLKL过表达促进肝纤维化
功能与病理双重证据显示胶原沉积、肌成纤维细胞扩增及Brunt评分升高,提示坏死-炎症-衰老连续反应足可在年轻肝脏启动纤维性重塑。
研究结论与讨论
本研究首次在体证明“程序性坏死→细胞衰老→SASP持续炎症→纤维化”因果链,可在缺乏DNA损伤、氧化应激等传统衰老诱因的年轻肝脏独立运行。机制上,作者提出坏死源性DAMP(如HMGB1)通过PRR-NF-κB轴诱导邻近细胞衰老并抑制巨噬细胞清除功能,形成“衰老细胞积聚-炎症自我放大”恶性循环。该发现不仅填补了坏死与衰老之间因果关系的空白,也为“炎症衰老”提供可干预的交汇点:联合抑制necroptosis(已有Nec-1s、ponatinib等)与清除衰老细胞的“溶龄剂”策略,或能更持久地降低老年慢性炎与纤维化风险。论文发表于《GeroScience》,为老年科学及肝病干预开辟新思路。