综述：肿瘤进展中细胞衰老的调控及治疗靶点

　　这篇综述深入剖析细胞衰老（cellular senescence）在肿瘤发展中的双重作用。它详细阐述了衰老的诱导因素、分子机制，像 DNA 损伤反应（DDR）等通路，还介绍了基于衰老的肿瘤治疗策略，如靶向疗法、senolytics 和 senostatics 等，为肿瘤治疗研究提供了重要参考。

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细胞衰老研究的重要意义与背景

细胞衰老作为细胞周期的稳定停滞状态，在多种生理和病理过程中扮演关键角色。它不仅参与胚胎发育、伤口愈合等正常生理活动，还与癌症、心血管疾病等多种疾病的发生发展密切相关。在肿瘤研究领域，细胞衰老更是备受关注，其对肿瘤的影响呈现出复杂的两面性，既可能抑制肿瘤生长，也可能促进肿瘤进展。深入探究细胞衰老在肿瘤中的作用机制，对于开发创新的肿瘤治疗策略至关重要。

细胞衰老研究的发展历程

1961 年，Hayflick 和 Moorhead 发现人类成纤维细胞在体外培养时存在增殖极限，即 Hayflick 极限，这一发现标志着细胞衰老研究的开端。随后，1990 年 Calvin B. Harley 证实端粒 DNA 的数量和长度随细胞分裂减少，解释了 Hayflick 极限的机制。1995 年，Gerardo Dimri 等鉴定出衰老相关 β - 半乳糖苷酶（SA-β-gal）作为衰老细胞的生物标志物，同年研究发现氧化应激可诱导细胞衰老。1997 年，Manuel Serrano 发现激活的 RAS 癌基因能诱导啮齿动物细胞衰老。2008 年，癌基因诱导的衰老相关肿瘤屏障功能得到系统总结，且衰老相关分泌表型（SASP）概念的提出，使人们对细胞衰老的认识更加深入。此后，细胞衰老被纳入衰老的标志之一，首个 senolytic 药物被发现，细胞衰老的可逆性也逐渐被揭示，这些重要进展不断推动着细胞衰老研究的发展。

细胞衰老的诱导因素

细胞衰老的发生受多种因素驱动，可分为环境因素和宿主因素。

• 环境因素：包括生物、物理、化学和社会因素。许多病原体如细菌、病毒、真菌等可诱导细胞衰老，例如细菌脂多糖（LPS）激活相关通路引发细胞衰老，新冠病毒（SARS-CoV-2）通过降解 DNA 损伤响应激酶 CHK1 诱导细胞衰老。物理因素中，机械应力、辐射、温度等均有影响，如手术切口的剪切应力可加速肝窦内皮细胞衰老，紫外线辐射联合城市颗粒物可导致皮肤衰老。化学因素方面，无机化合物如大气颗粒物（PM）、氧化锌纳米颗粒（ZnO NPs），有机化合物如大麻二酚（CBD）、某些化疗药物等都能诱导细胞衰老。社会因素中，不良社会关系和心理压力会导致端粒缩短，加速细胞衰老。

• 宿主因素：包含端粒缩短、氧化应激、癌基因激活和 SASP。端粒是保护染色体完整性的特殊结构，其长度受端粒酶和 shelterin 复合物调节，如 LKB1 抑制 TERT 表达可导致端粒缩短，促进肿瘤细胞衰老。氧化应激由活性氧（ROS）产生与抗氧化防御系统失衡引起，可损伤生物分子，触发细胞衰老，如线粒体钙超载可导致心肌细胞过早衰老。癌基因激活，如 RAS、BRAF、MYC 等癌基因的激活，会引发复制应激，导致细胞衰老，同时也会促进 ROS 积累，加剧 DNA 损伤。SASP 是衰老细胞分泌的多种生物活性分子，可诱导邻近细胞衰老，维持炎症反应，影响肿瘤微环境。

细胞衰老的机制

细胞衰老的分子机制主要分为 DNA 损伤诱导的衰老和非 DNA 损伤诱导的衰老。

• DNA 损伤诱导的细胞衰老：细胞 DNA 常受到各种损伤，当损伤无法有效修复时，会引发 DNA 损伤反应（DDR），导致细胞衰老或凋亡。根据起源不同，可分为复制性衰老（RS）、端粒功能障碍诱导的衰老、氧化应激诱导的衰老（OSIS）、癌基因诱导的衰老（OIS）和治疗诱导的衰老（TIS）。单链断裂（SSBs）和双链断裂（DSBs）等严重 DNA 损伤更易触发细胞衰老。SSBs 发生后，ATR-CHK1 通路被激活，抑制 CDC25，阻断细胞周期从 G2 到 M 期的转换，诱导细胞衰老。DSBs 发生时，ATM-CHK2 轴激活 p53，p53 刺激 p21 表达，抑制 CDK4/6 - Cyclin D 和 CDK2 - Cyclin E/A 复合物，阻止细胞周期从 G1 到 S 期的进展，导致细胞衰老。

• 非 DNA 损伤诱导的细胞衰老：关键通路之一是 p16^INK4a - CDK4/6 通路。当细胞感知到过度增殖信号时，p16^INK4a活性上调，抑制 CDK4/6 - Cyclin D 复合物，阻止 Rb 蛋白磷酸化，从而抑制细胞周期。SASP 因子也在非 DNA 损伤诱导的衰老中发挥重要作用，它们可通过旁分泌作用诱导邻近细胞衰老，如 TGF-β、IL-6 等 SASP 因子可激活相关信号通路，促进细胞衰老。

衰老细胞的特征与检测指标

衰老细胞具有独特的形态、分子和代谢变化，可通过多种指标进行检测。

• 细胞形态变化：衰老细胞通常表现为体积增大、扁平化和分散度增加，细胞质中会积累脂褐素，可使用苏丹黑 B（SBB）等方法检测。细胞核形态也会发生改变，形成衰老相关异染色质焦点（SAHF），可通过免疫荧光染色技术检测，SAHF 能沉默细胞增殖相关基因，防止细胞进一步分裂。

• 细胞周期阻滞：衰老细胞常停滞在 G1 或 G2/M 期，通过抑制细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK） - 细胞周期蛋白复合物的活性来实现，如 p53、p21 和 p16^INK4a等细胞周期抑制剂发挥重要作用，可通过 western blotting 和定量聚合酶链反应（qPCR）等技术检测这些抑制剂的表达水平。

• 细胞代谢变化：衰老细胞的代谢发生显著改变，包括增强的糖酵解、脂质积累、氨基酸代谢改变以及线粒体功能障碍导致的氧化应激与抗氧化防御失衡。β - 半乳糖苷酶活性变化是检测衰老细胞的重要指标，SA-β-gal 在衰老细胞中活性增强，常用 X - gal 染色或荧光检测法进行检测。

• SASP：衰老细胞分泌多种促炎和促衰老分子，形成 SASP。这些分子可通过 ELISA、qPCR 或 western blotting 等技术检测，但 SASP 具有多样性和不稳定性，需要多种检测指标结合来准确鉴定衰老细胞。

• DNA 损伤：DNA 损伤激活 DDR，当 DDR 无法修复损伤时，细胞可能进入衰老状态，可通过检测 DNA 损伤标记物如 53BP1 和 γ - H2AX 来识别衰老细胞，端粒长度也可作为辅助标记。

细胞衰老的可逆性与异质性

• 可逆性：传统观点认为细胞衰老不可逆，但近年来研究发现，在某些情况下，如 p53 失活时，肿瘤细胞的衰老状态可能被逆转。在 p53 缺陷的肺癌细胞中，p21 介导的衰老可通过上调复制因子而逆转，这可能为癌细胞的存活和增殖提供机制。此外，整个衰老细胞群体的可逆性也与肿瘤生长、复发和耐药密切相关。

• 异质性：细胞衰老具有异质性，不同细胞在衰老过程中表现出不同的特征、机制和结果。即使同一细胞类型，在衰老的起始、进展、表现和对治疗的反应等方面也存在差异。这种异质性主要体现在 SASP 的特征上，不同细胞和组织分泌的 SASP 因子类型和水平不同，且在衰老过程中会发生变化。在肿瘤微环境中，衰老细胞的异质性尤为明显，它们可分泌多种细胞因子，既发挥抗肿瘤作用，也可能促进肿瘤进展。

细胞衰老的表观遗传调控

表观遗传修饰，包括 DNA 甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑，对细胞衰老起着关键调控作用。DNA 甲基化可抑制或促进细胞衰老，如 Oroxylin A 抑制 cGAS 基因甲基化可促进细胞衰老，而端粒酶激活化合物（TAC）刺激 p16^INK4a启动子甲基化则抑制细胞衰老。组蛋白修饰如 H3K9me3 和 H3K27me3 参与 SAHF 的形成，沉默增殖相关基因，维持衰老状态。染色质重塑复合物可改变染色质结构，影响基因表达，如长非编码 RNA JPX 与染色质重塑复合物相互作用，促进 SASP 基因转录，推动细胞衰老。

细胞衰老与肿瘤的关系

• 肿瘤相关衰老调节因子：肿瘤细胞可通过多种机制抑制细胞衰老，以维持其增殖能力。在乳腺癌中，雌激素受体 α（ERα）诱导 SIRT1 上调，使 p53 和细胞周期蛋白 G2 失活，抑制衰老；在肺癌中，Synaptotagmin - 7（SYT7）增强 p53 与 MDM2 的相互作用，下调 p53、p21 和 p16^INK4a的表达，关闭衰老程序。此外，氧化应激耐受、端粒酶活性维持以及非编码 RNA（ncRNAs）的调控等也在肿瘤细胞逃避衰老中发挥重要作用。

• 细胞衰老促进肿瘤的功能：虽然细胞衰老通常被视为肿瘤抑制机制，但在某些情况下，它也可能促进肿瘤发展。正常细胞的过早衰老可能增加肿瘤发生风险，如皮肤细胞受紫外线辐射衰老后，患皮肤癌的风险升高。SASP 在肿瘤进展中具有双重作用，它可营造促炎和免疫抑制的微环境，促进癌细胞生长、侵袭和转移，同时在肿瘤发生早期，也可激活免疫细胞，发挥抗肿瘤作用。

针对细胞衰老的癌症治疗策略

• 靶向治疗：通过靶向特定分子或遗传通路，诱导癌细胞进入衰老状态，抑制其增殖。针对端粒缩短的治疗策略，如使用阿托伐他汀降低 TERT 表达、G - 四链体稳定配体抑制端粒酶活性等；针对 ROS 积累的策略，如白藜芦醇通过增强 ROS 生成诱导癌细胞衰老。此外，靶向 p53 - p21 和 p16^INK4a - CDK4/6 等关键通路，以及调节 miRNAs 表达，都可诱导癌细胞衰老。基因疗法如导入 p16^INK4a基因或编辑 TERT 启动子，也能有效抑制肿瘤生长。

• 化疗和放疗：化疗可诱导肿瘤细胞过早衰老，抑制肿瘤生长，如阿霉素通过激活相关通路诱导肺癌细胞衰老。但肿瘤细胞的衰老也可能导致化疗耐药，如在结直肠癌和黑色素瘤中，衰老细胞通过分泌 SASP 因子促进肿瘤进展。放疗可诱导肿瘤细胞衰老，如电离辐射通过激活相关通路使肝癌细胞衰老。联合使用衰老诱导剂和放疗，可增强放疗的抗肿瘤效果，如 PARP 抑制剂可促进乳腺癌细胞衰老，增强放疗效果。

• 中药：许多中药成分和衍生物具有抗肿瘤活性，可诱导癌细胞衰老。穿心莲内酯、青蒿素、冬凌草甲素和姜黄素等，通过增强 p53/p21 信号通路和 SA-β-gal 活性，诱导癌细胞衰老。某些中药提取物还可通过氧化应激诱导细胞衰老，如姜黄素类似物 CCA - 1.1 和五氯丙烯酮 PGV - 1 可诱导结直肠癌细胞衰老。

• 肿瘤微环境相关干预：肿瘤微环境（TME）中的免疫细胞、癌相关成纤维细胞（CAFs）和内皮细胞的衰老对肿瘤发展有重要影响。免疫细胞衰老会导致免疫抑制，促进肿瘤进展，可通过阻断相关信号通路或输注自体 NK 细胞来改善免疫功能。CAFs 衰老可增强肿瘤细胞的治疗抗性，如放疗诱导的 CAF 衰老可促进肿瘤生长，使用槲皮素可减少其促肿瘤作用。内皮细胞衰老与肿瘤生长、转移相关，同时也参与免疫介导的衰老监测，如 miR - 34a 诱导内皮祖细胞衰老，抑制肿瘤血管生成。

• Senolytics 和 Senostatics：Senolytics 是一类可选择性消除衰老细胞的化合物，如达沙替尼和槲皮素，它们通过靶向 BCL - 2 家族蛋白和 p53 通路诱导衰老细胞程序性死亡，与化疗药物联合使用可增强抗肿瘤效果，但可能存在一定毒副作用。Senostatics 则是抑制衰老细胞活性或其 SASP 的药物，分为 SASP 抑制剂、阻断抗体和 SASP 重编程诱导剂三类，可减轻衰老细胞对周围组织和肿瘤微环境的负面影响。目前，联合使用衰老诱导剂、senolytics 和 senostatics 的治疗策略展现出更好的治疗前景，同时，开发特定的递送系统可提高这些治疗方法的特异性，减少副作用。

总结与展望

细胞衰老在肿瘤发展中具有双重作用，其复杂性要求深入理解相关机制及其在肿瘤微环境中的影响。未来研究应聚焦于阐明 SASP 成分在不同肿瘤背景下的具体作用，开发靶向 SASP 的精准疗法，减少副作用。同时，深入研究衰老肿瘤细胞的可逆性机制，优化衰老诱导疗法与 senolytics、senostatics 的联合应用，以及寻找可靠的衰老生物标志物，将有助于推动肿瘤治疗的发展，实现更有效的个性化治疗。

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