Inflammation and aging: signaling pathways and intervention therapies

炎症和衰老：信号通路和干预疗法

论文信息：发表刊物:Signal Transduction and Targeted Therapy,卷: 8,发表时间: 08 JUNE 2023,页面: 1–29, DOI: doi.org/10.1038/s41392-023-01502-8

 主讲人：涂登初 2025年10月19日

前沿研究技术 or 研究背景：

    1.单细胞多组学技术：捕捉衰老的细胞异质性

突破传统“批量细胞分析” 的局限，以单个细胞为研究单位，整合单细胞转录组、基因组、表观组（如 ATAC-seq）、蛋白组等多维度数据，结合生物信息学分析（如细胞聚类、差异表达基因分析），构建细胞层面的衰老分子图谱，揭示不同细胞类型在衰老过程中的特异性变化。

    2.空间多组学技术：可视化炎症 - 衰老的空间传播

在单细胞多组学基础上，结合空间转录组（如 10x Visium）、空间代谢组（如 MALDI-MS） 等技术，保留细胞在组织中的原始空间位置信息，通过 “分子表达 + 空间定位” 双重维度，解析衰老相关分子（如 SASP 因子、炎症细胞因子）在器官内的分布规律及细胞间交互作用。

   3.研究背景：全球老龄化与健康挑战：全球老年人口激增，老年群体易患阿尔茨海默病、心血管疾病等年龄相关疾病，而慢性低度炎症（炎症衰老）是这些疾病的核心驱动因素，但此前对“炎症如何系统性驱动衰老”缺乏统一机制框架；现有研究的局限：过去衰老研究多聚焦单一维度（如端粒缩短），未整合“分子-细胞-器官”的跨尺度炎症交互机制；传统抗衰手段（如抗氧化剂）缺乏针对性，抗炎药物长期使用有副作用，需基于明确机制开发新策略；学科进展与转化需求：单细胞测序等技术推动了炎症衰老异质性研究（如不同器官炎症速度差异），但学界对“炎症与衰老因果关系”“免疫细胞调控作用”等关键问题仍存争议；临床需靶向“炎症-衰老”恶性循环的安全干预方案，亟需系统整合研究进展以指导转化。

解决方案 or 研究内容：

   核心机制：从分子（如 SASP、氧化应激、炎症细胞死亡）、细胞（免疫细胞衰老、造血干细胞功能异常）、器官（淋巴器官 / 无菌器官衰老引发炎症损伤）层面，解析炎症与衰老的恶性循环，即衰老细胞分泌 SASP 加剧炎症，炎症又加速细胞 / 器官衰老； 研究工具：梳理体外（复制性 / 癌基因 / 化疗诱导衰老模型）、体内（小鼠衰老模型、早衰模型、长寿动物模型）及百岁老人模型，同时提及单细胞技术在衰老图谱构建中的应用； 干预策略：涵盖生活方式干预（营养、运动、心态）、抗炎药物（二甲双胍、阿司匹林）、衰老细胞清除（Senolytic 药物、CAR-T/NK 细胞）、干细胞疗法与器官移植，为抗炎抗衰提供理论与实践参考。

要点：

  炎症性衰老的多层面机制解析 分子层面：SASP 是核心分子基础，含促炎因子（IL-1β、TNF-α 等）、趋化因子（CXCL1 等），受线粒体功能异常、DNA 损伤应答、NF-κB/mTOR 通路调控；氧化应激、肠道菌群失调（有益菌减少、促炎菌增加）、炎症细胞死亡（坏死、焦亡、 ferroptosis 等）是关键触发因素，通过释放 DAMPs 激活先天免疫，放大炎症。 细胞层面：免疫细胞是核心执行者 —— 造血干细胞（HSC）衰老导致髓系分化偏向、自我更新能力下降，驱动免疫衰老；中性粒细胞、巨噬细胞等功能衰退（吞噬能力减弱、SASP 分泌增加），NK 细胞、T/B 细胞数量 / 功能失衡（如 Treg 抑制能力下降），无法清除衰老细胞与炎症因子，加剧炎症累积。 器官层面：淋巴器官（骨髓、胸腺、脾脏）衰老导致免疫细胞生成与功能受损；无菌器官（脑、心、肾、肝等）衰老伴随慢性炎症，如脑内小胶质细胞激活引发神经炎症、心脏纤维化、肾脏肾小球硬化，最终诱发老年疾病（阿尔茨海默病、动脉粥样硬化等）。

总结与展望：

  慢性炎症与衰老密切相关，在细胞层面，免疫细胞功能随衰老衰退，影响机体清除衰老和受损细胞的能力；器官层面，淋巴器官和无菌器官的衰老伴随着炎症水平上升和功能障碍，导致多种老年疾病。炎症性衰老的发生机制包括 SASP、氧化应激、微生物组失衡和炎症性细胞死亡等。目前，针对炎症性衰老的干预策略在改善健康和延缓衰老方面取得一定成效，但衰老细胞清除疗法的长期安全性和有效性仍需研究。未来需明确炎症与衰老的因果关系，以实现对衰老相关疾病的有效干预。应构建更精准的非人类灵长类和人类衰老模型，利用单细胞多组学和空间单细胞技术深入解析衰老机制。同时，结合机器学习等技术分析多模态数据，制定个性化的衰老干预方案，推动衰老研究和精准医学发展 。