Nature Aging：胆固醇诱导巨噬细胞衰老，靶向清除带来治疗新思路

p21⁺TREM2⁺衰老巨噬细胞促进炎性衰老与代谢功能障碍相关脂肪性肝病

2026年4月，美国加州大学的研究人员在《Nature Aging》（IF:19.4）上发表了题为“p21⁺TREM2⁺ senescent macrophages fuel inflammaging and metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease”的研究论文，证实巨噬细胞衰老是衰老及代谢性肝病中慢性炎症的核心驱动因素，也是一个可实现的治疗靶点。

  亮点概述：

• 依托DNA 损伤及胆固醇诱导的原代小鼠与人源巨噬细胞模型，并结合多组学分析，鉴定出p21⁺Trem2⁺衰老巨噬细胞是炎性衰老的主要细胞来源。
• 衰老巨噬细胞呈现特征性的 p21-TREM2 表达谱以及由胞质线粒体 DNA 介导 I 型干扰素信号通路驱动 的衰老相关分泌表型。
• 靶向清除衰老巨噬细胞的衰老清除药物干预，可同时缓解老年小鼠与代谢相关脂肪肝病模型小鼠的肝脏炎症及肝脏脂肪变性。

  研究背景：

衰老是一个多因素参与的过程，在生殖成熟期之后，其适应性会不断下降，引发进行性生理机能衰退，增加机体对多种衰老相关疾病的易感性，并诱发全身性慢性炎症，即衰老性炎症。细胞衰老可通过衰老相关分泌表型（SASP）驱动衰老过程中的慢性无菌性炎症。临床前研究已证明，清除衰老细胞能够同时延长健康寿命与整体寿命。但介导这一过程的衰老细胞类型仍不明确，并且缺乏特异性生物标志物，难以将衰老细胞与其他促炎细胞群区分开来。巨噬细胞具备衰老细胞的多种特征，包括炎症因子分泌，但其自身能否进入衰老状态尚不清晰。

  实验结果：

研究人员对小鼠骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）进行电离辐射（IR）或阿霉素（Doxo）处理。在辐射或阿霉素处理 10 天后，BMDMs呈现出多项衰老特征，包括永久性细胞周期阻滞，研究人员将其分别命名为 Sen (IR) 与 Sen (Doxo)。各类处理的巨噬细胞衰老模型表示：巨噬细胞衰老无法通过 Th2 细胞信号、LPS 活化、CD38 的 NAD 酶活性或骨髓年龄来预防或逆转。全转录组 RNA 测序（RNA-seq）结果表明：Sen (IR) 与 Sen (Doxo) 共享大部分转录表型（50%，747 个基因）；上调最显著的基因均与衰老、衰老相关分泌表型（SASP）及炎症相关，包括Cdkn1a、Ccnd2、Ccr5、Cmpk2、Fn1、Mmp9、Mmp12、Mmp13、Pla2g7、Timp3，以及干扰素诱导基因（Ifi44、Ifi209、Ifi213）。转录组与 SASP 分泌蛋白质组的结果共同表明：衰老巨噬细胞上调 I 型干扰素（Ifnα /Ifnβ）相关炎症通路，并发生代谢重编程。Cmpk2敲除实验、STING 抑制剂处理实验及Cmpk2敲除转录组数据表明：衰老巨噬细胞通过CMPK2 - 线粒体 DNA-cGAS-STING 依赖的信号轴激活，维持高水平的干扰素信号。

衰老巨噬细胞的特征为 SASP 表型及对mtDNA 的 I 型干扰素应答

为探究巨噬细胞在体内自然衰老进程中是否会自发发生细胞衰老，研究人员选取代谢相关组织作为研究对象。分析结果显示，在内脏组织中，肝脏的Cdkn1a（p21）表达上调最为显著；老年小鼠的肝脏与内脏脂肪组织同样表现出衰老相关 β- 半乳糖苷酶（SA-β-gal）活性升高，并且p21⁺F4/80⁺巨噬细胞的数量在老年个体中显著增加。研究人员分析了Tabula Muris Senis 单细胞数据库，该数据库包含小鼠全生命周期内 23 种组织的单细胞 RNA-seq数据。Kupffer细胞的 p21表达随衰老显著上调；在所有细胞群中，仅有Kupffer细胞随衰老持续富集各类衰老标志基因，并呈现显著的炎症衰老特征。对老年小鼠Kupffer细胞、Sen (IR)及Sen (Doxo)开展比较转录组分析，筛选得到67 个共有表达基因，由此定义出巨噬细胞衰老特征谱（MSen）。MSen能够在 M1、M2 巨噬细胞中精准识别出衰老巨噬细胞。应用于Tabula Muris Senis数据库中所有组织与细胞类群后发现，MSen具有高度特异性：仅能标记老年Kupffer细胞。组织驻留巨噬细胞（Kupffer细胞）是老年肝脏乃至其他代谢组织中最主要的衰老细胞群。

p21⁺衰老巨噬细胞在老年肝脏中蓄积

分析老年小鼠Kupffer细胞以及体外衰老巨噬细胞的转录组与蛋白质组数据表示，两类细胞均表现出胆固醇代谢相关基因表达上调，同时高表达脂质蓄积型、疾病相关巨噬细胞的特征标志物，其中包括 Trem2 与 Plin2。5 个公共数据集分析，发现在代谢相关脂肪性肝病患者（MASLD）肝脏的Kupffer细胞以及动脉粥样硬化斑块中，MSen显著上调。深度蛋白质组分析显示脂质相关蛋白显著上调。研究人员还观察到相较于正常巨噬细胞，衰老巨噬细胞内脂滴蓄积明显增多。Trem2 基因敲除实验表明，TREM2 在衰老巨噬细胞中对 p21 表达、SASP 相关基因表达以及脂质代谢稳态发挥关键调控作用。为解析衰老巨噬细胞内的脂质分子种类，开展了脂质组学检测。神经酰胺（Cer d18:0、Cer d18:1）与胆固醇酯在衰老巨噬细胞中显著富集，己糖神经酰胺则出现轻微下调。衰老状态下细胞内脂肪酸组分以多不饱和脂肪酸为主。细胞内胆固醇主要与多不饱和脂肪酸发生酯化；其中花生四烯酸（20:4）与双高 -γ- 亚麻酸（20:3）占比最高，这两种活性脂肪酸均已被证实参与细胞衰老及SASP的调控，且含量显著高于其他脂质分子。

通过乙酰化低密度脂蛋白（Ac-LDL）过量负载胆固醇酯是体外巨噬细胞衰老的驱动因素

免疫荧光检测结果、全身层面检测结果说明，衰老清除药物ABT-263在体内外均可特异性清除p21+衰老巨噬细胞，进而减轻肝脏脂肪变性与全身炎症反应。为明确巨噬细胞衰老的病理意义，本研究饲喂高脂高胆固醇饮食（HFHCD），构建MASLD及代谢相关脂肪性肝炎（MASH）动物模型。结果表明高胆固醇饮食会通过诱导组织驻留巨噬细胞发生衰老，从而加速机体衰老进程。

综上所述，DNA 损伤与过量胆固醇蓄积是体内外诱导巨噬细胞衰老的关键诱因。更为重要的是，本研究筛选出可用于精准识别与定量评估巨噬细胞衰老的核心生物标志物，并证实靶向清除衰老巨噬细胞，有望成为缓解老年肝脏炎症、以及MASLD患者炎症损伤的潜在治疗策略。