细胞衰老，可通过哪些标志物来测定？

由于衰老具有异质性，且表型复杂多样，目前还没有开发出一套通用的衰老标志物。在这篇文章中，我们将介绍一些标志物，它们可帮助研究人员在体外和体内分析中鉴定衰老细胞。

Leonard Hayflick及其同事在1961年首次描述了细胞衰老（cellular senescence）的概念，它指的是细胞周期处于永久性停滞状态。在经过若干次传代后，细胞失去了扩增能力，但仍然保持活力和代谢活性。这一发现与之前提出的细胞可以无限增殖的概念形成鲜明对比。

衰老可在发育和损伤过程中促进组织重塑，并具有强大的抗肿瘤潜力，但衰老细胞的过度积累会产生一种促炎状态，从而导致各种与年龄相关的疾病，特别是癌症。因此，识别和表征衰老细胞，以此作为治疗癌症及其他年龄相关性疾病的靶点，是一种极具前景的策略。

然而，由于衰老具有异质性，且表型复杂多样，目前还没有开发出一套通用的衰老标志物。在这篇文章中，我们将介绍一些标志物，它们可以帮助研究人员在体外和体内分析中鉴定衰老细胞。

测定衰老的N种方法

衰老的一般特征是慢性DNA损伤应答（DDR）激活、细胞周期停滞、促炎因子和组织重塑因子的分泌增强、抗凋亡、代谢改变和内质网应激。衰老细胞往往表现出特征性的结构改变，包括细胞增大和扁平、溶酶体和线粒体堆积、细胞核变化以及质膜改变。

一些应激源，包括致癌应激、氧化应激、遗传毒性药物及其他刺激，可以诱导衰老，因此体外至少定义了七种类型的衰老（DNA损伤诱导的衰老、癌基因诱导的衰老等），但并非所有类型都在体内得到证实。目前测定衰老标志物的方法有很多种，但考虑到衰老的异质性，需要综合使用多种方法，才能可靠地鉴定衰老细胞。

形态变化

衰老细胞会经历各种各样的形态变化，包括细胞大小和性状的变化、细胞核变化，以及溶酶体和线粒体的堆积。细胞核变化可以通过异染色质标志物来观察，包括H3K9me3和HP1γ。衰老细胞中的溶酶体含量可以通过ꞵ半乳糖苷酶活性（SA-β-gal）分析来测定，这是最常用的衰老细胞检测之一。

苏丹黑B（SBB）和生物素标记的GL13也可以用来测定衰老细胞中的溶酶体含量。重要的是，形态学变化虽然很容易在体外观察到，但也体内却很难测定。衰老细胞还会出现质膜变化，而氧化波形蛋白是最常见的检测方法。

DNA损伤的标志物

衰老细胞的特征之一是DNA损伤以及DNA损伤应答的激活。在衰老细胞中，DNA损伤的标志物包括磷酸化的组蛋白H2AX（γH2AX）和磷酸化的p53。另一个特征是存在“极度缩短的”端粒，端粒出现双链断裂，因此激活DNA损伤应答和细胞周期停滞。

细胞周期停滞的标志物

细胞衰老的公认特征之一是不可逆的细胞周期停滞，它是由某些细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂（CDKi）驱动的。主要的CDKi标志物包括CDKN2A（p16INK4a）、CDKN2B（p15）和CDKN1A（p21）。这些CDKi的积累会导致RB家族蛋白的持续活化，而分泌表型和ROS产生往往会加强这种活化。

BrdU/EdU掺入分析也可以用来测定细胞周期停滞，不过由于这种分析测定的是细胞增殖，而不是细胞周期停滞，因此通常还需要同时测定p16和p21的表达水平。

SASP标志物

衰老相关分泌表型（SASP）是指衰老细胞分泌的一系列细胞因子、趋化因子及其他分子。SASP成分种类繁多，并不是所有类型的衰老细胞都会分泌这些成分。因此，SASP图谱无疑是异质性的，不建议将其作为确定衰老细胞的唯一方法。

文献中报道了多个SASP成分。具体包括一些白细胞介素（IL1、IL1a、IL1b、IL6、IL7、IL8、IL13和IL15）、趋化因子（BLC、CXCL1、CXCL2、CXCL3、MCP1、MCP2、MCP4、MIP-1A、MIP-1B、MIP-3A、HCC-4、eotaxin、eotaxin-3、TECK、ENA-78、I-309和I-TAC）、一些炎症标志物（如TGF-ꞵ、INF-γ和MIF）、生长因子和调节因子、蛋白酶，以及受体和配体。

抗凋亡标志物

衰老细胞对凋亡具有抵抗力，因此人们也用一些与细胞生存网络相关的分子标志物来鉴定衰老细胞。不过，值得注意的是，一些非衰老细胞类型（最明显的是血细胞）也表达这些因子，因此它们本身不足以鉴定衰老。

BCL-XL、BCL-W、p21、PAI-2和HSP90都在衰老细胞的存活过程中发挥作用，也被视为衰老的标志物。此外，TRAIL-R4/DCR2也是一种常见的衰老标志物，能够让衰老细胞免于免疫介导的细胞凋亡。

在体内测定衰老

由于体内的细胞分裂速度比较慢，而且存在空间异质性，因此体内的衰老研究一向比较困难。不过，随着转基因动物模型的开发和检测技术的改进，研究人员已开始绘制体内的衰老图谱，但在这方面仍有许多工作要做。

利用体内模型，人们观察到各种经典的衰老标志物，包括p16和SA-β-gal，以及利用体外培养物确定的几种SASP成分，包括一些细胞因子和趋化因子（MIP-1A、GRO、eotaxin-3、IL1b、IL13）。与体外模型一样，体内研究同样需要多个衰老标志物。

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