
過去十多年,衰老研究最常用的語言是“衰老標(biāo)志”。從基因組不穩(wěn)定、端粒縮短、表觀遺傳改變,到線粒體功能障礙、細(xì)胞衰老、慢性炎癥和干細(xì)胞耗竭,這一框架幫助科學(xué)家把復(fù)雜的衰老過程拆解成一系列可研究、可干預(yù)的生物學(xué)模塊。但一個關(guān)鍵問題始終存在:這些衰老標(biāo)志之間究竟是什么關(guān)系?它們是彼此獨立地發(fā)生,還是會在某個更高層級的過程中匯合?近日,發(fā)表于Cell的一篇綜述提出了一個值得關(guān)注的新概念:間充質(zhì)漂移(Mesenchymal drift,簡稱 MD)。作者認(rèn)為,衰老并不只是若干分子缺陷的并列堆積,而可能是一場細(xì)胞身份穩(wěn)定性的系統(tǒng)性喪失。隨著年齡增長,細(xì)胞逐漸偏離原本的譜系身份,獲得或強化間充質(zhì)特征,最終推動組織重塑、纖維化、慢性炎癥和器官退行性改變。換句話說,MD可能是把多個衰老標(biāo)志連接起來的“匯聚軸”。
間充質(zhì)漂移(MD)指的是細(xì)胞在長期壓力、損傷和微環(huán)境變化中,逐漸丟失原本的身份特征,并獲得間充質(zhì)樣性質(zhì)的過程。它不是細(xì)胞類型的突然轉(zhuǎn)換,而是一種緩慢、累積、持續(xù)的“身份漂移”。
在組織層面,MD表現(xiàn)為功能性實質(zhì)細(xì)胞減少,間充質(zhì)樣程序增強,細(xì)胞外基質(zhì)不斷重塑,組織逐漸變硬并走向纖維化,最終導(dǎo)致器官結(jié)構(gòu)和功能下降。
理解MD最重要的參照物是上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化,也就是EMT。正常情況下,EMT在胚胎發(fā)育和組織修復(fù)中是短暫且有益的;但在衰老和疾病中,這一程序常常無法及時關(guān)閉,使細(xì)胞長期停留在一種不穩(wěn)定的中間狀態(tài)。
因此,MD并不等同于經(jīng)典EMT,而是一個更廣義的框架。它涵蓋了上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、周細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、肝星狀細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞等多種細(xì)胞,在衰老和疾病環(huán)境中向間充質(zhì)樣狀態(tài)偏移的過程。
圖1.MD 的多樣化細(xì)胞起源
二、MD的細(xì)胞來源和共同調(diào)控網(wǎng)絡(luò)
MD并不局限于某一種細(xì)胞。上皮細(xì)胞可發(fā)生部分EMT,內(nèi)皮細(xì)胞可獲得間充質(zhì)特征,成纖維細(xì)胞和周細(xì)胞可轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生大量細(xì)胞外基質(zhì)的肌成纖維細(xì)胞。此外,巨噬細(xì)胞、間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞、肝星狀細(xì)胞、脂肪細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞等,也可能在衰老或疾病環(huán)境中參與MD。
雖然來源不同,這些過程往往匯聚到相似的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)上,包括TGF-β、WNT、NOTCH、缺氧反應(yīng)和炎癥因子。這些信號會改變細(xì)胞骨架和代謝狀態(tài),增強細(xì)胞外基質(zhì)沉積,并誘導(dǎo)促炎、促纖維化因子釋放。
更重要的是,MD會形成自我強化循環(huán):炎癥可以誘導(dǎo)MD,MD又會放大炎癥;組織變硬可以推動MD,MD又會進(jìn)一步沉積基質(zhì)、加重組織硬化。正是這種反饋機制,使MD在衰老組織中逐漸固定下來,成為長期存在的病理狀態(tài)。
作者逐一討論了MD與衰老標(biāo)志之間的聯(lián)系。核心觀點并不是把MD簡單列為新的衰老標(biāo)志,而是提出:MD可能是多個衰老標(biāo)志之間的整合器。
首先,基因組不穩(wěn)定、端??s短和表觀遺傳改變都會削弱細(xì)胞身份的穩(wěn)定性。DNA損傷、端粒功能障礙、DNA甲基化和組蛋白修飾異常,都可能誘導(dǎo)EMT、EndoMT或FMT,使細(xì)胞更容易進(jìn)入間充質(zhì)樣狀態(tài)。反過來,MD又會加劇復(fù)制壓力、染色體不穩(wěn)定和染色質(zhì)重塑,進(jìn)一步鎖定異常細(xì)胞狀態(tài)。
其次,蛋白穩(wěn)態(tài)喪失、線粒體功能障礙和營養(yǎng)感知失衡,也會推動MD。隨著年齡增長,錯誤折疊蛋白積累、自噬下降、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激增強,線粒體呼吸下降、ROS升高,PI3K-AKT-mTOR和IGF-1等促生長通路過度激活,這些變化都會促進(jìn)EMT、細(xì)胞外基質(zhì)沉積和纖維化。相反,AMPK、Sirtuins、FOXO等與能量適應(yīng)和長壽相關(guān)的通路,通常具有抑制MD的作用。
最后,細(xì)胞衰老與MD之間也存在明顯的雙向關(guān)系。衰老細(xì)胞通過SASP分泌炎癥因子、趨化因子和基質(zhì)調(diào)節(jié)酶,推動周圍細(xì)胞進(jìn)入促炎、促纖維化狀態(tài);而發(fā)生MD的細(xì)胞也常伴隨衰老特征,共同維持慢性炎癥和組織退化。
因此,MD可以把DNA損傷、端粒衰退、表觀遺傳漂移、蛋白穩(wěn)態(tài)崩潰、線粒體障礙、營養(yǎng)感知異常和細(xì)胞衰老串聯(lián)起來,形成多個衰老標(biāo)志相互放大的反饋網(wǎng)絡(luò)。
圖2.MD 整合并放大了衰老的主要特征與拮抗性特征
MD不僅改變單個細(xì)胞狀態(tài),也會重塑整個組織微環(huán)境。隨著年齡增長,骨髓、腸道、腦、肌肉、皮膚和肺等組織逐漸出現(xiàn)纖維化、炎癥化和硬化,WNT、TGF-β、YAP/TAZ、PIEZO等信號發(fā)生改變,進(jìn)而削弱干細(xì)胞的自我更新和再生能力。
與此同時,發(fā)生MD的細(xì)胞會分泌TGF-β、IL-6、TNF-α、趨化因子和基質(zhì)金屬蛋白酶,使周圍細(xì)胞也進(jìn)入促炎、促纖維化狀態(tài)。細(xì)胞外基質(zhì)的改變會進(jìn)一步放大這一過程:膠原交聯(lián)增加、彈性蛋白斷裂和糖基化終產(chǎn)物積累,使組織變硬;變硬的基質(zhì)又會通過機械轉(zhuǎn)導(dǎo)繼續(xù)推動MD。
因此,MD可以把干細(xì)胞耗竭、細(xì)胞通訊異常、基質(zhì)硬化、慢性炎癥和菌群失調(diào)串聯(lián)起來,解釋為什么不同器官在衰老中都會走向相似的纖維化、炎癥和功能下降。
圖3. MD 促成了綜合性特征的顯現(xiàn)
五、吸引子景觀:衰老是細(xì)胞狀態(tài)空間的失穩(wěn)為了進(jìn)一步解釋MD的動態(tài)過程,文中引入了Waddington表觀遺傳景觀的思想。健康細(xì)胞就像處在深谷中的小球,擁有穩(wěn)定身份;年輕組織即使經(jīng)歷損傷,也能啟動修復(fù)程序并回到原位。
但隨著年齡增長,DNA損傷、端??s短、線粒體障礙、表觀遺傳漂移、蛋白穩(wěn)態(tài)下降、慢性炎癥和基質(zhì)硬化共同作用,使細(xì)胞身份的“山谷”變淺。細(xì)胞更容易偏離原本軌道,停留在上皮-間充質(zhì)混合態(tài)或其他漂移狀態(tài)中。
因此,MD不是一個簡單開關(guān),而是一個連續(xù)梯度。細(xì)胞可能保留部分原有身份,同時獲得間充質(zhì)特征;當(dāng)這些漂移細(xì)胞持續(xù)積累,組織就會逐漸出現(xiàn)纖維化、慢性炎癥和功能衰退。
圖4. MD 作為重塑衰老與疾病中細(xì)胞狀態(tài)圖譜的匯聚軸
如果MD是衰老的匯聚軸,它也可能成為可檢測、可干預(yù)的靶點。血漿蛋白組顯示,隨年齡上升的蛋白富集于EMT/MD相關(guān)特征;GDF15、CCL11、B2M等循環(huán)因子也會隨年齡增加。組織層面,單細(xì)胞測序、空間組學(xué)和病理分析可用于識別發(fā)生MD的細(xì)胞群。
干預(yù)方面,可以嘗試阻斷TGF-β、WNT/β-catenin等誘導(dǎo)信號,緩解基質(zhì)硬化,調(diào)節(jié)細(xì)胞衰老和SASP,或增強自噬與蛋白穩(wěn)態(tài)。原文尤其強調(diào)部分重編程的潛力:OSKM或化學(xué)重編程分子可誘導(dǎo)間充質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)化,也就是MET,從而抑制SNAIL、TWIST、ZEB等間充質(zhì)程序,使細(xì)胞從漂移狀態(tài)回到更穩(wěn)定、更年輕的身份狀態(tài)。
不過,部分重編程仍需解決腫瘤風(fēng)險、去分化風(fēng)險、組織特異性和劑量控制等問題。未來,AI輔助建模和篩選可能幫助找到更安全、更精準(zhǔn)的MD干預(yù)組合。
圖5. 靶向MD以恢復(fù)組織穩(wěn)態(tài)并減輕衰老特征
七、結(jié)語:抗衰老的核心,也許是守住細(xì)胞身份這篇綜述最有啟發(fā)性的地方,是把衰老從“分子損傷清單”重新描述為“細(xì)胞身份穩(wěn)定性的系統(tǒng)性喪失”。MD提供了一條清晰軌跡:細(xì)胞逐漸遠(yuǎn)離原本功能身份,向間充質(zhì)樣、促炎、促纖維化和低功能狀態(tài)漂移。這一框架解釋了為什么不同器官衰老會出現(xiàn)相似結(jié)局,例如纖維化、慢性炎癥、屏障破壞和再生能力下降;也提示我們,抗衰老不應(yīng)只盯著單一分子通路,而應(yīng)關(guān)注如何恢復(fù)細(xì)胞身份和組織穩(wěn)態(tài)。Lu JY, Tu WB, Ma S, et al. Mesenchymal drift: A convergent framework for the hallmarks of aging. Cell. 2026;189(11):3184-3213. doi:10.1016/j.cell.2026.04.020