综述:诊断图解:西方对中医脉诊图谱的整合与变化
《Chinese Medical Journal》:Diagnostic Illustrations: Integration and Changes of Western Transmission of Traditional Chinese Medicine Pulse Diagnosis Diagrams
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时间:2025年09月29日
来源:Chinese Medical Journal 7.3
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细胞衰老通过多种机制如端粒缩短、DNA损伤反应、CDK抑制剂介导的细胞周期停滞及SASP分泌加剧肾脏纤维化和功能障碍,是慢性肾病和衰老相关肾损伤的重要驱动因素。靶向表观遗传调控剂(如SIRT6、HDAC4)、G蛋白偶联受体(GPR183、FFAR4)和溶酶体相关蛋白(LAPTM5)的新型治疗策略(senotherapeutics)为肾脏疾病提供了创新干预途径,包括清除衰老细胞(senolytics)和阻断促炎信号(senomorphics)。
细胞衰老是细胞在受到各种内在和外在压力刺激后,进入一种稳定的细胞周期停滞状态。这种现象在肾脏疾病中扮演着至关重要的角色。细胞衰老不仅是一种正常的生理过程,有助于器官生成和伤口修复,还可能引发器官功能障碍、组织纤维化以及与年龄相关的全身性衰老表型。此外,衰老细胞的再生能力下降,这会妨碍肾脏在受到损伤后的恢复。重要的是,衰老细胞通过分泌多种促炎性和促纤维化因子,即衰老相关分泌表型(SASP),参与免疫调节,具有自分泌、旁分泌和内分泌等多种作用。因此,清除有害的衰老细胞或抑制SASP的产生,对于开发创新的肾脏疾病治疗策略具有巨大潜力。本文综述了当前关于肾脏疾病中细胞衰老的复杂机制和特征的研究进展,并强调了新的治疗靶点,包括表观遗传调节因子、G蛋白偶联受体(GPCRs)以及溶酶体相关蛋白。特别是,我们重点介绍了最近发现的针对衰老细胞的新型治疗手段,即“senotherapeutics”,它们为治疗肾脏疾病提供了新的思路。
在肾脏疾病的发展过程中,衰老细胞的累积是导致器官功能障碍和组织损伤的重要因素。随着年龄的增长,肾脏功能逐渐下降,表现为肾小球滤过率(GFR)降低、肾血流减少以及肾细胞损伤的积累。这些变化使得衰老的肾脏更容易受到各种有害因素的影响,如感染、脂多糖暴露、尿毒症毒素或透析治疗,从而加速慢性肾脏病(CKD)的进展。因此,理解衰老如何影响肾脏功能,对于开发有效的治疗策略,尤其是针对老年患者,具有重要意义。近年来的研究表明,衰老和CKD之间存在许多共同的风险因素和特征。其中,细胞衰老被认为是影响肾脏衰老和疾病进展的关键机制之一。
细胞衰老的特征包括多个方面,如端粒缩短、DNA损伤反应(DDR)、细胞周期抑制因子(如CDK抑制剂)、SASP、线粒体功能障碍以及自噬功能紊乱。然而,这些特征也可能出现在其他细胞状态下,因此,单独存在某一项特征并不能明确判断细胞是否处于衰老状态,而是需要观察多个特征的共同存在才能准确识别衰老细胞。在肾脏疾病中,这些特征的协同作用进一步放大了衰老细胞的有害影响,使其不仅影响局部组织,还可能通过旁分泌和内分泌机制对远端器官产生广泛影响。
端粒缩短是细胞衰老的一个关键标志。端粒是染色体末端的保护结构,随着细胞分裂次数的增加,端粒长度会逐渐减少。当端粒缩短到临界水平时,细胞会进入衰老状态,以防止无控制的细胞增殖。这一机制在肾脏衰老、CKD和急性肾损伤(AKI)中尤为显著。研究发现,端粒功能障碍的小鼠在AKI后表现出再生能力的下降,这进一步说明了端粒缩短在肾脏疾病中的重要作用。在临床研究中,观察到CKD患者在基线时端粒缩短与疾病进展风险增加的趋势密切相关。此外,端粒缩短还与尿蛋白/肌酐比值(UACR)的升高和估计肾小球滤过率(eGFR)的降低有关,表明端粒缩短可能是多种肾脏疾病进展的重要驱动因素。
DNA损伤反应(DDR)是另一个关键的衰老诱导机制。无论是内源性还是外源性的DNA损伤,都会导致一系列有害的基因组病变。细胞通过DDR来协调修复过程,以维持基因组的稳定性。然而,持续的DNA损伤会导致细胞进入衰老状态,甚至最终死亡。在AKI中,DDR不仅影响细胞修复,还可能通过信号放大机制影响邻近细胞和远端器官。例如,DDR的激活会促进TGF-β、PAI-1、IL-6和CTGF等促炎和促纤维化因子的分泌,这些因子在肾脏疾病中起着重要作用。研究发现,CKD患者的肾小管细胞中DDR标记物γH2AX的表达显著增加,而这种变化可能与疾病的进展密切相关。此外,在IgA肾病患者的肾小球中也观察到γH2AX的升高,进一步支持了DDR在肾脏疾病中的关键作用。
细胞周期抑制因子,如p53/p21通路和p16/Rb通路,是细胞衰老的重要调控机制。p53是一种肿瘤抑制蛋白,当其被激活时,会增加p21的表达,从而阻断细胞周期的进行,导致细胞进入衰老状态。然而,p53的表达在细胞完全衰老后会下降,这使得衰老细胞对凋亡的抵抗性增强。在糖尿病肾病(DKD)的动物模型和人类样本中,p21的持续表达与疾病严重程度密切相关。此外,p16通过抑制CDK4和CDK6,激活Rb蛋白,从而导致细胞周期停滞和衰老。在肾脏中,p16的高表达与组织功能障碍和纤维化密切相关,特别是在肾小管上皮细胞中。研究还发现,p16的表达与局部肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)的过度激活有关,而这种系统在肾脏疾病的进展中起着关键作用。
SASP是衰老细胞分泌的一系列促炎和促纤维化因子,这些因子在维持组织修复和促进细胞衰老方面具有双重作用。然而,慢性分泌会导致组织微环境的破坏,进而引发慢性炎症、组织退化和肾脏疾病的发展。SASP的组成因细胞类型和环境而异,但常见的包括TGF-β、PAI-1、IL-6、CTGF、MMP1和MMP3等。这些因子不仅影响局部组织,还可能通过血液传播影响其他器官。在肾脏疾病中,SASP的表达受到多种调控机制的影响,包括转录调控、mRNA稳定性、蛋白质翻译和分泌过程。此外,SASP通过自分泌和旁分泌机制形成正反馈环路,进一步放大其影响。研究发现,NF-κB、C/EBP-β和p38 MAPK等信号通路在调控SASP表达中起着重要作用。例如,NF-κB信号的激活会导致SASP因子的过表达,而p38 MAPK通路的激活则可以独立于DDR诱导SASP。
线粒体功能障碍与细胞衰老密切相关。线粒体是细胞能量代谢的主要场所,其功能的下降可能导致细胞代谢异常,进而引发衰老。线粒体DNA(mtDNA)由于复制频率高且修复能力有限,特别容易受到损伤,这在衰老过程中尤为明显。研究表明,线粒体功能障碍会激活AMPK,导致三羧酸循环和NAD+的减少,从而促进细胞衰老。在肾脏疾病中,线粒体功能障碍不仅影响细胞自身,还可能通过促进SASP的表达加剧组织损伤。例如,线粒体转录因子A(TFAM)的缺失会导致mtDNA异常包装和cGAS-STING通路的激活,从而引发CKD中的SASP。此外,mtDNA的泄漏会进一步激活cGAS-STING通路,导致肾小管炎症和纤维化。
自噬功能的紊乱也是细胞衰老的重要特征之一。自噬是细胞清除受损蛋白和细胞器的一种机制,其功能的丧失会导致细胞应激反应能力下降,从而促进衰老。在肾脏疾病中,自噬与衰老之间的相互作用复杂。例如,肾小管自噬的缺失会抑制衰老相关变化,减少肾小管中的衰老细胞数量。然而,在足细胞中,自噬相关蛋白Atg5的缺失会增强衰老特征和SASP的表达,这表明自噬功能的改变在不同细胞类型中可能具有不同的影响。此外,自噬的抑制还与多种肾脏疾病的发展相关,如由3-MA诱导的AGE相关的肾小管上皮细胞衰老。这些研究揭示了自噬在肾脏疾病中对细胞衰老的调控作用,为开发针对自噬的治疗策略提供了新的方向。
除了上述机制,表观遗传调控也是细胞衰老的重要影响因素。表观遗传变化,如DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑,能够显著影响细胞衰老和SASP的表达。例如,Sirtuin 1(SIRT1)是一种依赖NAD+的组蛋白去乙酰化酶,在衰老过程中其表达下降,导致组蛋白乙酰化水平上升,从而促进IL-6和IL-8等促炎因子的表达。此外,SIRT6作为一种核心的表观遗传调节因子,不仅参与DNA修复和异染色质调控,还在肾小管上皮细胞和足细胞中发挥重要作用。例如,在足细胞中,SIRT6通过去乙酰化组蛋白H3K9,抑制Notch1和Notch4的表达,从而减轻足细胞损伤和DKD的发展。同时,组蛋白去乙酰化酶抑制剂(如HDAC抑制剂)虽然在某些情况下表现出对肾脏疾病的保护作用,但也可能诱导细胞衰老,这提示在开发相关治疗策略时需要谨慎评估其作用机制。
近年来,G蛋白偶联受体(GPCRs)在细胞衰老中的作用逐渐受到关注。GPCRs是人体中最大的膜蛋白家族之一,参与多种生理过程的调控。在肾脏疾病中,某些GPCRs的激活可能促进细胞衰老,例如GPR183的激活会导致内皮细胞衰老,这与高血压引起的肾病和心血管疾病密切相关。此外,FFAR4(游离脂肪酸受体4)的激动剂TUG891已被证明可以减轻AKI小鼠的肾功能损伤,其作用机制可能涉及通过Gq亚基激活AMPK信号通路,从而调节SIRT3的表达,发挥抗衰老作用。这些研究为通过调控GPCRs来干预肾脏疾病中的细胞衰老提供了新的思路。
溶酶体相关蛋白在细胞衰老的调控中也发挥着重要作用。溶酶体作为细胞的“回收中心”,负责分解和回收细胞内的蛋白质和细胞器。溶酶体的异常可能与多种肾脏疾病的发展有关。例如,LAPTM5的表达在多个CKD小鼠模型中显著上调,其通过促进Notch1的降解,诱导肾小管上皮细胞的衰老。这一发现表明,针对LAPTM5的基因或药物干预可能是治疗年龄相关肾病的新策略。此外,溶酶体内的胆固醇积累可能通过形成富含胆固醇的微域,促进mTORC1活性,从而进一步加剧SASP的表达。
针对细胞衰老的治疗策略,即“senotherapeutics”,近年来成为肾脏疾病研究的热点。这些策略主要包括两种类型:**senolytics**(清除衰老细胞)和**senomorphics**(抑制衰老细胞的有害作用)。Senolytics通过靶向衰老细胞中的特定抗凋亡通路,促进其死亡。例如,槲皮素(quercetin)是首个被报道的senolytic药物,它能够有效诱导衰老细胞的凋亡。然而,槲皮素的药理性质限制了其临床应用,如化学稳定性差、水溶性低和生物利用度有限。此外,达沙替尼(dasatinib)作为一种酪氨酸激酶抑制剂,已被证实具有清除衰老细胞的潜力。在老年小鼠中,达沙替尼治疗可改善多种衰老表型,包括骨质流失和运动能力下降。值得注意的是,达沙替尼与槲皮素的联合治疗在DKD小鼠模型中显著改善了肾功能和组织病理变化。
Senomorphics则通过干预SASP相关的信号通路,减少衰老细胞的有害影响。例如,JAK/STAT、NF-κB和mTOR通路的抑制剂,如巴瑞替尼(baricitinib)、雷帕霉素(rapamycin)和IL-6/IL-1β抗体,已被证实可以有效抑制SASP的表达,从而减缓肾脏疾病的进展。雷帕霉素作为mTOR的抑制剂,不仅能够减少SASP的分泌,还能降低衰老相关β-半乳糖苷酶(SA-β-gal)的表达,减轻肾纤维化和DKD的发展。此外,研究发现,IL-1β和IL-6水平的升高与CKD患者的肾功能下降密切相关,抑制这些通路可能有助于降低心血管事件的发生率。在一项II期临床试验中,巴瑞替尼通过抑制JAK1/JAK2通路,显著降低了DKD患者的尿蛋白水平,显示出其在临床中的应用潜力。
综上所述,针对细胞衰老的治疗策略在肾脏疾病的治疗中展现出广阔前景。然而,目前仍缺乏足够的临床数据来评估这些策略的有效性和安全性,特别是在系统性影响和副作用方面。因此,开发更具特异性、高效性和安全性的senotherapeutics,是未来研究的重要方向。此外,早期检测和干预细胞衰老的迹象,对于预防和延缓肾脏疾病的发展至关重要。未来的研究应关注衰老的触发因素和早期进展机制,以期开发更有效的预防性策略。同时,寻找可靠的生物标志物,有助于监测干预效果并优化治疗方案。通过深入理解细胞衰老的机制和调控网络,科学家们有望为肾脏疾病的治疗开辟新的路径,为患者提供更精准和个性化的治疗选择。
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