衰老是临床研究的重要主题，也是很多疾病的风险因素，从个体的衰老，到组织器官衰老，再到细胞衰老，从宏观到微观，都是博士开题和基金申请的热点领域，其中
衰老相关分泌表型（SASP）是研究衰老最常见的切入角度和主题
，所以本期就围绕衰老相关分泌表型（SASP）进行科普总结。
1. SASP的概念
衰老相关分泌表型（Senescence-Associated Secretory Phenotype，SASP）是指衰老细胞在进入衰老状态后分泌的一系列生物活性分子，这些分子不仅改变了衰老细胞自身的行为，还对周围组织和细胞产生了广泛的影响。
图1. 衰老相关分泌表型（Senescence-Associated Secretory Phenotype，SASP，PMID: 38543098）
2.SASP涉及到的分子
SASP作为细胞衰老的标志之一，包括
(1）细胞因子
：
SASP中常见的细胞因子包括IL-6、IL-1α、IL-8和TNF-α等。这些因子能够促进炎症反应，影响免疫系统的功能，进而加速衰老相关疾病的发生。
(2）趋化因子：
如CXCL1和CXCL8等，这些因子能够吸引免疫细胞到达衰老细胞的部位，进一步加剧局部的炎症反应。
(3）基质金属蛋白酶（MMPs）：
这些酶在细胞外基质的重塑中起重要作用，能够影响细胞的迁移和增殖。
(4）其他生物活性分子：
SASP还包括一些促凋亡因子，如Noxa等，这些因子在衰老细胞的清除和组织修复中发挥作用。
可以影响邻近细胞的增殖与分化，对器官衰老和肿瘤的发生发展产生双向性的调控。SASP的分泌可以导致机体慢性低度炎症和疾病，并可以反作用于衰老细胞及其邻近细胞加速它们的衰老进程。SASP的产生与细胞衰老过程中的多种因素有关，包括DNA损伤、致癌信号转导、端粒缩短等。
1. 如何确定病理过程中发生了SASP表型？
(1）组学和生信分析
通过组学技术并结合生信分析，研究SASP发生的细胞类型、SASP相关通路的活化情况，SASP相关指标表达，以及调控SASP过程的关键基因。
(2)形态学
1）细胞形态变化
：
衰老细胞通常表现出较大的细胞体积和不规则的形状。
图2.正常胶质母细胞瘤细胞（左）；衰老的胶质母细胞瘤细胞（右）（PMID: 32744147）
2）细胞核特征
：
细胞核增大，且染色质结构变得更为松散，出现核内斑点。
图3.正常细胞核的形态（左）；衰老的细胞核（右）（PMID: 12809602）
(3)分子指标和通路
1）β-半乳糖苷酶活性
：
衰老细胞中常检测到β-半乳糖苷酶活性增加，通常通过组织切片或细胞染色来评估。
图4 正常细胞的SA-β-gal染色为阴性（左）；衰老的胶质母细胞瘤细胞为阳性（右）（PMID: 32744147）
2）SASP
：
衰老细胞中常检测到SASP相关指标显著提高。
图5 免疫荧光检测衰老前期（PRE）和衰老期（SEN）细胞中SASP的相关指标（PMID: 20078217）
3）细胞衰老途径：
p53和p16途径对SASP的调控
图6 检测细胞衰老途径中p53、p21、p16和pRb及SASP效应因子的表达（PMID: 35426375）
2 如何筛选和验证发生SASP表型的细胞是什么？
(1)生信分析
1）通过单细胞测序识别和表征不同细胞类型及其SASP特征。
通过对细胞群体进行聚类分析，可以发现特定的SASP相关基因表达模式，从而筛选出具有SASP表型的细胞。
图7 通过单细胞转录组测序识别和表征Cdkn2a+细胞的不同类型及其SASP特征（PMID: 37524694）
2）使用细胞间通讯分析（如CellChat）揭示SASP因子在细胞间的相互作用
，进一步验证细胞的SASP表型。
图8 CellChat分析寻找Cdkn2a+群体中分泌活动最显著的细胞（PMID: 37524694）
3）利用生物信息学工具进行基因富集分析，识别与SASP相关的基因集。
例如，SenMayo基因集在多个人类mRNA测序队列中显示出显著富集。
图9 SenMayo基因集在小鼠不同组织中的衰老相关富集分析（PMID: 35974106）
(2)湿实验验证
1）通过体外培养细胞并诱导其衰老来筛选SASP细胞
，常用的方法有：
氧化应激：
过氧化氢（H2O2）：处理细胞以增加活性氧（ROS）水平，导致细胞内氧化损伤。
其他氧化剂：如对苯二酚等。
DNA损伤：
紫外线（UV）照射：引起DNA损伤，尤其是引起DNA双链断裂（DSBs）。
化学药物：如顺铂、博来霉素等，这些药物可以引起DNA损伤和细胞周期阻滞。
营养限制：
葡萄糖限制：通过减少培养基中的葡萄糖含量，诱导细胞代谢应激。
氨基酸限制：减少培养基中特定氨基酸的浓度，模拟营养缺乏状态。
细胞周期阻滞：
细胞周期抑制剂：如阿霉素、紫杉醇等，使细胞停滞在特定的细胞周期阶段，从而诱导衰老。
基因操作：
基因编辑：使用CRISPR/Cas9技术敲除或过表达与衰老相关的基因，如p16、p21等。
细胞接触抑制：
高密度培养：通过增加细胞培养密度，促使细胞达到接触抑制状态，诱导衰老。
应用特定因子：
细胞因子：如TGF-β、IL-6等，可以诱导衰老相关表型。
化学诱导剂：
白藜芦醇、烟酰胺等：这些化合物可以通过不同机制诱导细胞衰老。
机械应力：
物理应力：如拉伸、压缩等，也可以诱导细胞衰老。
2）诱导后，通过ELISA、Western blot等技术进行检测SASP相关指标的表达水平。
3）使用特定的抗衰老药物（如Senolytics，包括Dasatinib、Quercetin）清除衰老细胞，验证SASP的功能，观察其对细胞生长和炎症反应的影响。
3 如何验证发生SASP的细胞在病理特征中的作用？——细胞表型
(1)研究方案
1）选择合适的细胞模型，通过诱导剂诱导其进入衰老状态。
2）检测SASP相关指标表达水平，确认SASP的发生。
3）进行病理特征的评估：可使用共培养系统，分析SASP对邻近细胞增殖、迁移和凋亡的影响；也可以在动物模型中注射SASP诱导剂，观察其对组织病理变化的影响，如炎症反应、纤维化等。
4 如何研究细胞发生SASP的具体机制？——分子思路
(1)研究方案
1）确定主角基因：可通过公共数据库或者组学筛选差异基因并进行验证。
2）主角基因对SASP的影响：敲减/过表达或者药物干预基因表达，比较处理前后SASP相关指标的差异。
3）初步探索主角基因调控SASP的机制：通过转录组学或蛋白质组学，分析并筛选SASP因子对下游信号通路的调控作用。
4）深入验证主角基因调控SASP的方式：寻找主角基因调控SASP的途径，例如通过Co-IP寻找其互作蛋白。
三、如果研究SASP，有哪些可参考范文和基金案例？
1 大子刊、领域顶刊和主刊文章：
(1) SASP相关指标与疾病进展的关系，作为标志物
案例：
Association of Dipeptidylpeptidase 4 (CD26) With Chondrocyte Senescence and Radiographic Progression in Knee Osteoarthritis. Arthritis Rheumatol. 2023 Jul;75(7):1120-1131.
本文通过检测膝骨关节炎（OA）患者关节液中多种SASP成分，如IL-6、IL-8、TNF-α和MMPs，研究它们的水平与OA疾病进展之间的关系，并对比不同阶段OA患者的SASP成分水平，评估这些成分作为OA严重程度标志物的潜力。
(2)SASP在疾病某个病理过程中的作用和机
案例：
EZH2 inhibition remodels the inflammatory senescence-associated secretory phenotype to potentiate pancreatic cancer immune surveillance. Nat Cancer. 2023 Jun;4(6):872-892.
本文讨论了SASP在胰腺导管腺癌（PDAC）中的作用和机制。研究发现，EZH2通过H3K27me3来抑制促炎症SASP基因的表达，从而减少NK细胞和T细胞的浸润和活化，促进了肿瘤细胞的免疫逃逸。
(3)药物通过SASP改善疾病的作用机理
案例1
：
Senolytic therapy alleviates Aβ-associated oligodendrocyte progenitor cell senescence and cognitive deficits in an Alzheimer's disease model. Nat Neurosci. 2019 May;22(5):719-728.
本文讨论了Senolytics疗法在阿尔茨海默病中的作用和机制。研究发现，达沙替尼和槲皮素通过选择性清除Aβ斑块环境中的衰老少突胶质前体细胞，减少神经炎症和Aβ负荷，从而改善认知功能，减轻阿尔茨海默病的进展
案例2：
Senescence-Induced Vascular Remodeling Creates Therapeutic Vulnerabilities in Pancreas Cancer. Cell. 2020 Apr 16;181(2):424-441.e21.
本文探讨了MEK和CDK4/6抑制剂在胰腺癌中的治疗潜力和作用机制。研究发现，这两种抑制剂通过诱导肿瘤细胞衰老，促进血管重塑和CD8+ T细胞浸润，从而增强化疗和免疫疗法的效果，显著抑制肿瘤生长。
2 基金案例
案例1：化疗介导SASP因子VCAN参与肿瘤与微环境对话促进胰腺癌进展及化疗耐受的机制研究
案例2：衰老相关分泌表型（SASP）介导GLUT1/ACTIN轴调控双硫死亡促进胃癌转移及益气温阳解毒方干预机制研究
案例3：靶向软骨下骨衰老细胞及其衰老相关IL-6分泌表型治疗骨性关节炎的相关机制研究
案例4：WTAP介导转录因子ELF3 m6A修饰调控衰老相关分泌表型促进皮肤成纤维细胞衰老的机制研究
案例5：ZAK-STING正反馈环路促进肾小管上皮细胞衰老相关分泌表型介导AKI向CKD转归的机制研究
案例6：TIFA介导DNA损伤诱发的NF-kappaB激活和衰老相关分泌表型的分子生物学机制
附录一、SASP在哪些疾病中常见？与哪些病理过程有关？
衰老相关分泌表型SASP（衰老相关分泌表型）在多种与衰老相关的疾病中常见，并且与多种病理过程有关。如：
1. 动脉粥样硬化
：
SASP因子如炎症细胞因子、基质金属蛋白酶和生长因子参与了动脉粥样硬化的发生和发展。
2. 心力衰竭：
内皮细胞衰老在心力衰竭中发挥作用，特别是在射血分数保留的心力衰竭（HFpEF）中，衰老内皮细胞可能导致病理性重构。
3. 肺动脉高压：
内皮细胞衰老是肺动脉高压的重要因素，通过分泌SASP因子如IL-6、TNF和PAI1推动疾病发展。
4. 代谢性疾病：
内皮细胞衰老可能导致全身代谢功能障碍，如高血糖和血脂异常，这可能与内皮细胞功能障碍和SASP有关。
5. 肿瘤发展：
SASP对肿瘤细胞具有双向调节作用，可以促进肿瘤恶性表型的发生和发展，同时激活相关调控通路促进免疫系统清除衰老细胞。
6. 炎症性肠病：
SASP在炎症性肠病（IBD）中可能发挥作用，尽管具体机制尚不完全清楚，但SASP因子可能影响肠道菌群和免疫反应。
7. 免疫相关疾病：
SASP因子如IL-6、TNF-α等在多种免疫相关疾病中发挥作用，可能导致系统性免疫抑制和组织损伤。
8. 组织修复和再生障碍：
SASP通过影响细胞增殖、分化和凋亡，可能在组织修复和再生过程中起阻碍作用。
SASP的分泌可以是衰老细胞对损伤和应激的反应，其结果可能既有积极的一面，如促进组织修复和免疫监视，也有消极的一面，如促进慢性炎症和加速衰老过程。
图10. 衰老相关分泌表型与疾病病理过程关系（PMID: 34663974）
