科研 | Thorax：来源于COPD的成纤维母细胞能分泌较高水平的衰老相关分泌型蛋白
编译：篱落，编辑：Tracy、江舜尧。
原创微文，欢迎转发转载。
肺加速老化被认为是慢性阻塞性肺病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)的发病机制之一。人们在COPD中已经发现了几种加速衰老的机制，其中研究最多的是COPD患者的肺组织和细胞中衰老细胞的增加。细胞衰老是一种不可逆的细胞周期阻滞，细胞能够启动衰老程序以预防细胞的非正常死亡。衰老细胞分泌（前炎）蛋白（常被称为衰老相关分泌表型，SASP）以招募免疫细胞对自身进行清除，然而，在衰老细胞积累的基础上，高水平的SASP蛋白可能会导致慢性炎症和组织功能障碍，从而对周围组织产生有害影响，SASP有细胞类型异质性，它对周围细胞的潜在(负面)影响很大程度上取决于这些SASP蛋白的组成和分泌水平，而之前人们对SASP蛋白的研究主要集中于白细胞介素、趋化因子、生长因子和蛋白酶。
我们发现老年、轻中度COPD患者和重度早发性(SEO)-COPD患者肺成纤维细胞和肺组织中的细胞衰老水平高于对照组，SEO-COPD患者在相对年轻的年龄和相对较短的时间内，发展为相对更为严重的COPD，因此，肺老化加速，如细胞衰老，可能与SEO-COPD有关。衰老的原发肺成纤维细胞和COPD来源的成纤维细胞的SASP尚未确定，所以衰老的成纤维细胞对周围肺组织的潜在影响尚不清楚。因此，本文首先鉴定了衰老的原代人肺成纤维细胞SASP蛋白，随后确定了哪些SASP蛋白在来源于COPD的成纤维细胞(包括SEO-COPD)中分泌水平高于其对应来源于非COPD对照的成纤维细胞。
论文ID
实验设计
实验结果
PQ诱导衰老后，124个蛋白的分泌显著增加（大于三倍），因此我们将这些蛋白定义为衰老的原代肺成纤维细胞的SASP蛋白（图1A展示排名前50的蛋白）。我们将我们的SASP与最近发表的SASP Atlas和其他文献进行了比较，并取了与这些数据的交集。我们发现，在124个SASP中，有70个在之前的研究中已经进行过相关描述，比如GDF-15和CCL-3 （图1B），此外，我们还发现了54种潜在的新SASP蛋白，如GDNF和TGF-α（图1C）。我们通过用ELISA检测IL-8验证了Olink Proteomics平台结果，ELISA检测到PQ诱导衰老后IL-8分泌增加，与Olink Proteomics测定的IL-8水平呈显著正相关（图1D）。
图1 衰老的原代肺成纤维细胞的SASP
(A)该图显示了124个显著SASP蛋白中变化倍数最高的前50个蛋白以及IL-8，按变化倍数排序。标注95%置信区间。（B-C）两个之前研究描述过的蛋白GDF-15和CCL3（B）和两个之前没有研究的SASP蛋白GDNF和TGF-α(C)的最高中位数变化倍数。蓝色=对照组，红色=百草枯(PQ)处理组（n=40）.（D）用ELISA 检测IL-8的蛋白水平，以及与Olink IL-8的相关性。FDR：错误发现率；IL：白细胞介素；SASP：衰老相关分泌表型。
随后我们对COPD患者细胞培养上清液中这124种SASP蛋白的分泌水平进行了评估，并与其匹配的对照成纤维细胞进行了比较。我们观察到来源于COPD的成纤维细胞上清液中有42个SASP蛋白水平较高（图2A），变化最大的三种蛋白分别是RANKL、FABP4和IGFBP-1（图2B），一些COPD相关的SASP蛋白在COPD患者肺组织中的转录水平高于对照组，比如vWF、CHIT1、SPON1、TR-AP、TIMP4、PECAM1、CDH5、PSP-D、IL-15RA，此外，几种与COPD相关的SASP蛋白在转录水平上与肺组织的衰老相关，比如t-PA、CHIT1、SPON1、IL-10RA和CXCL9。在亚群分析中，我们发现在42个COPD相关蛋白中有35个在SEO-COPD患者的成纤维细胞中分泌水平高于他们的匹配对照组，然而，与其匹配的对照组相比，老年、轻中度COPD患者的情况并非如此。
图2 COPD来源的成纤维细胞分泌更高水平的SASP蛋白
（A）COPD来源的成纤维细胞(n=21)与非COPD对照组(n=19)相比，所有42个显著的SASP蛋白分泌量都高于非COPD对照组(按变化倍数排序）。标注95%置信区间。SEO-COPD相关的SASP蛋白在其名称后面用星号表示。没有发现与COPD相关的老、轻中度SASP蛋白。（B）三个中位数的变化倍数最大的COPD相关SASP蛋白。绿色=SEO-COPD匹配的对照组(n=9)，红色=SEO-COPD组(n=10)，蓝色=老、轻中度COPD匹配的对照组(n=10)，黄色=老、轻中度COPD组(n=11)。短横线代表中位数。SASP：衰老相关分泌表型；SEO：重度早发性；FDR：错误发现率。
最后，STRING通路分析表明，对刺激的反应、免疫反应和细胞因子相关通路与COPD相关的SASP蛋白相关，COPD相关SASP蛋白包括已知参与炎症过程的细胞因子(IL12B、TNFSF14和RANKL)和趋化因子(CCL15、CCL23和CXCL9)。这些发现表明COPD来源的成纤维细胞分泌较高水平的SASP蛋白，可能与COPD的慢性炎症反应有关。
表1 各组成纤维细胞特征描述。数据以四分位数范围的中位数表示（除非另有特殊说明）
结论
通过基于蛋白质组的方法，我们对原代人肺成纤维细胞SASP进行了探索。在124个已鉴定的SASP蛋白中，我们发现有42个在COPD患者成纤维细胞中分泌水平更高。与COPD相关的SASP蛋白包括与慢性炎症有关的蛋白，因此COPD可能与慢性炎症有关，而在这42个与COPD相关的SASP蛋白中，有35个在SEO-COPD患者中的分泌水平高于对照组；而在老年和轻中度COPD患者中，SASP蛋白与它们的对照组相比没有明显的差异。这种差异不显著的原因可能是这些较老的亚组中有较高的生物学变异，因为变化倍数是可比的：这些组中的四分位数范围更高，这些结果表明，这些SASP蛋白在COPD中起作用。在COPD来源的肺成纤维细胞中，细胞衰老和SASP蛋白分泌均高于对照组，表明衰老积累参与了COPD的发病机制，但目前还不清楚COPD中更高的衰老是由急性暴露还是慢性暴露引起的，这可能会导致不同的SASP谱，此外，不同的衰老诱导刺激也可能导致不同的SASP谱。已鉴定的(COPD相关的)原代肺成纤维细胞SASP蛋白可用于进一步研究衰老细胞积累在SEO-COPD发病机制中的作用及其潜在的不利影响。