摘要

细胞衰老是慢性阻塞性肺疾病（COPD）和心血管疾病的病理生理学原因。

在内皮集落形成细胞（ECFC）的实验中已经证明，与不吸烟者相比，吸烟者和 COPD 患者的细胞衰老加速。

通过分析衰老相关的 β 半乳糖苷酶活性（p21CIP1）、DNA 损伤标志物（DDR）和 IFN-γ 诱导蛋白 10，发现吸入皮质类固醇（ICS）的 COPD 患者的 ECFC 与未使用 ICS 的 COPD 患者相比表现出显著的衰老减轻（n = 14，8 人使用 ICS）。

使用人脐静脉内皮细胞的体外研究表明，ICS 对氧化应激引起的 DDR、细胞衰老和凋亡具有保护作用，表明皮质类固醇对内皮细胞的保护性分子机制。

背景介绍

细胞衰老是导致年龄相关疾病，包括心血管疾病（CVD）和慢性阻塞性肺疾病（COPD）的基本病理生理学机制。

由氧化应激激活的 DNA 损伤反应 (DDR) 导致细胞周期停滞、衰老或凋亡。衰老的内皮细胞功能失调，表现出促炎的「衰老相关的分泌表型」（SASP），促进血管炎症、动脉粥样硬化和血栓形成。

使用循环内皮祖细胞：ECFC 或血液赘疣内皮细胞（BOECs），作者证明了由于表观遗传功能障碍导致吸烟者和慢性阻塞性肺病患者的内皮细胞衰老加速，支持内皮细胞的加速衰老是心血管疾病促成因素的概念。

吸入性皮质类固醇 (ICS) 广泛用于重症慢阻肺和频繁急性发作患者的治疗。ICS 可能对 COPD 的心血管合并症具有保护作用，尽管这一直存在争议且机制尚不清楚。在此，作者证明 ICS 可减少 COPD 患者 ECFC 的衰老并减轻 SASP。

方法(过程较复杂，省略具体步骤)

如前所述：ECFC 是从先前研究的受试者和两名新招募的 COPD 患者中分离出来的。

1. 参与者的挑选：

从健康的不吸烟志愿者、肺功能正常的吸烟者（FEV1＞80% 预测值，FEV1/FVC＞0.7）和 COPD 患者（FEV1＜80% 预测值，FEV1/FVC＜0.7）中采集血样（15-48 mL）。

2. 外周血的分离培养

3. 建立氧化应激引起的过早衰老的体外模型

4. 免疫荧光检验法

5. 衰老相关的 β-半乳糖苷酶染色、Caspase-Glo 3/7 检测

6. Western Blotting（Waf1/Cip1、γ-H2AX、GAPDH、α-tubulin）

7. 实时 PCR、发光法

8. 成像和图像分析、统计分析

结论

如前所示，通过对衰老相关 β-半乳糖苷酶 (SA-β-gal) 活性、p21CIP1、p16INK4、53BP1 和 γ-H2AX 测量，与健康非吸烟者相比，来自健康吸烟者和 COPD 患者的 ECFC 显示出衰老加速和 DDR 标志物升高（（图 1A）和已发表的队列）。

图 1A-C

图 1D

图 1E

亚组分析的一个意外发现是，与未使用 ICS 的 COPD 患者相比，使用 ICS 的 COPD 患者的 ECFC 表现出衰老减轻（n = 6 COPD-no ICS 与 n = 8 COPD-ICS）（图 1A）。

使用 ICS 的 COPD 组的衰老减轻通过其他衰老标志物进一步证实，例如 p21CIP1（mRNA（n = 6 COPD-no ICS vs n = 5 COPD-ICS）、免疫印迹（每组 n = 3）、免疫荧光（n = 3 COPD-no ICS vs n = 4 COPD-ICS)）和 p16INK4（每组 n = 2）（图 1B-D）。

作者接下来研究了 DDR 信号。DNA 修复的媒介是调节下游效应器、促进衰老和细胞凋亡的 γ-H2AX 和 53BP1。同时在 ICS 上观察到 COPD 组的 DDR 标志物减少（每组 n = 3）（图 1E），表明皮质类固醇具有保护作用表现在对抗 DDR 的生成和内皮细胞的衰老。

为了研究皮质类固醇可能的保护作用，我们对在氧化剂条件下培养的人脐静脉内皮细胞 (HUVEC) 进行了体外实验，使用三种不同的混合 HUVEC 样本，以增加或不增加 ICS（布地奈德）的剂量的情况下诱导「应激诱导的过早衰老」 (SIPS)。

使用相关治疗剂量（10-8-10-6mol/L）的布地奈德治疗，抑制了 SIPS（图 2A）、细胞凋亡和氧化应激引起的 DDR 标志物（图 2B、C）。作者还研究了 53BP1 在 DNA 损伤位点的募集，在不同时间点，借助免疫荧光显示由氧化应激引起的不同核焦点（foci）。

与对照组相比，布地奈德治疗导致具有大量病灶的细胞数量减少，并且具有 53BP1 病灶的细胞数量减少（图 2D），进一步支持了布地奈德对氧化应激诱导的 DNA 损伤的保护作用。

图 2A-E

从内皮细胞释放的趋化因子促进血管炎症。我们测量了在基线条件下从非吸烟者（n = 5）和接受或不接受 ICS 的 COPD 患者（n = 8）收集的 ECFC 上清液中的 22 种促炎细胞因子。细胞因子包括关键的 SASP 成分，例如白细胞介素 (IL)-1α、IL-6、IL-8 和干扰素-γ (IFN-γ)-诱导型蛋白 10 (IP-10)。

我们发现 IL-8 和 SA-β-gal（r = 0.6774, 95% CI 0.167 至 0.899, p = 0.017）与 IP-10 和 SA-β-gal 之间呈正相关（r = 0.6998, 95 % CI 0.210 至 0.909，p = 0.011）（图 2E），表明 IL-8 和 IP-10 构成 ECFC 中 SASP 的一部分。

有趣的是，与未接受 ICS 的 COPD 患者相比，培养上清液中的 IP-10 水平降低，这一发现在通过免疫荧光直接研究 ECFC 中 IP-10 表达时也得到了证实（n = 3 COPD-no ICS 与 n = 4 COPD-ICS)。使用 ICS 的 COPD 的样本中，IP-10 的细胞内和核表达均降低（图 2F）。这些结果表明 ICS 对涉及 IP-10 的 ECFC 分泌表型存在有益影响。

文献及图片来源：Inhaled corticosteroids reduce senescence in endothelial progenitor cells from patients with COPD.Paschalaki K, et al. Thorax 2022;0:1–5.

编辑：美超