随着年龄增大，人体内蓄积的衰老细胞将导致各种与年龄相关的炎症和疾病。然而，人们对这种蓄积背后的分子基础以及这种现象能否作为延缓衰老的靶点还知之甚少。
近期，Nature杂志刊发了东京大学医学科学研究所Makoto Nakanishi团队的最新研究成果。这项研究表明，表达PD-L1的衰老细胞能够逃避免疫监视，导致衰老细胞在体内蓄积并导致相关炎症。此外，小鼠模型中使用PD-1疗法靶向衰老细胞可以改善老龄化身体状态和非酒精性脂肪性肝炎（NASH）病理。
来源：Nature
一直以来，人们对自然衰老过程下，免疫系统如何监视细胞衰老的过程并不清楚。鉴于肿瘤细胞的免疫监视受到免疫检查点的负调控，研究人员推测这种机制也可能适用于衰老细胞。为解决这一问题，实验人员首先分析了人类成纤维细胞系HCA2衰老过程中几种免疫检查点蛋白的表达。结果表明，与饥饿诱导的休眠细胞相比，通过nutlin3a或DNA损伤诱导的衰老细胞群中部分细胞将表达PD-L1。为研究PD-L1在体内衰老细胞中的表达，实验人员对一种p16（衰老细胞的典型标志物）报告小鼠模型——the p16-creERT2-tdTomato小鼠进行研究，同时基于tdTomato表达使用荧光成像技术对p16high细胞进行可视化分析。数据显示，肺部、肝脏和肾脏中tdTomato细胞中衰老相关分泌表型（SASP）相关基因表达提高。此外，与年轻小鼠相比，老年小鼠中表达PD-L1的细胞群体数量更多。人类HCA2细胞中，衰老细胞的PD-L1表达异质，而休眠细胞的PD-L1表达水平都很低。PD-L1阳性细胞中有大量的蛋白聚合物，研究表明这种异质性可能来源于蛋白酶体功能受损。PD-L1在衰老细胞中的异质性表达与蛋白酶体功能受损有关（来源：Nature）实验人员还对PD-L1是否在衰老细胞中作为T细胞免疫的免疫检查点进行研究。与HCA2细胞一样，衰老的小鼠原代成纤维细胞（MPF）也表现出PD-L1表达的异质性，但在休眠细胞中未出现这种现象。将活化的CD8 T细胞与MPF细胞共培养表明，衰老的MPF细胞比休眠MPF细胞对T细胞更敏感。然而，活化的T细胞仅对PD-L1+-衰老细胞具有细胞毒性，而不是PD-L1衰老细胞。因此，PD-L1过表达显著抑制了衰老MPF细胞中的细胞毒性，而通过中和PD-1抗体阻断PD-1受体可以恢复T细胞产生的细胞毒性。PD-L1将阻断CD8 T细胞对衰老细胞的细胞毒性（来源：Nature）RNA测序分析显示，衰老的MPF中与炎症、细胞因子生成、T细胞活化和抗原提呈相关的基因显著上调。小鼠p16报告模型中，肝窦内皮细胞
（LSEC）单细胞RNA测序表明，PDL1tdTomato LSEC中上调的基因与细胞因子反应和炎症信号有关。此外，基因富集分析显示，与PD-L1++++-tdTomato LSECs 相比，PDL1tdTomato
LSECs中干扰素、肿瘤坏死因子α和炎症信号的激活程度提高。PD-L1p16+high细胞中炎症相关的表型（来源：Nature）接下来，实验人员又评估了PD-1抗体对体内衰老细胞和衰老表型的影响。小鼠p16报告模型中，腹腔注射PD-1抗体能减少肺部、肝脏和肾脏中PDL1tdTomato 衰老细胞的数量，这种作用需要基于CD8 T细胞。PD-L1抗体可以改善体内与年龄和衰老有关的功能障碍（来源：Nature）在老龄野生型小鼠中，与IgG对照组小鼠相比，注射PD-1抗体3周后，肺泡容量、肝脏脂肪沉积、握力和运动技能等年龄依赖性表型都得到显著改善。此外，NASH小鼠模型中注射PD-1抗体可减少PD-L1衰老细胞数量并改善NASH发病；与抗衰老药物ABT263相比，肝脏脂肪变性得到更大改善。总结而言，这项研究表明PD-L1-PD-1信号通路在衰老细胞的年龄依赖性蓄积中发挥了重要作用。而通过免疫检查点抑制剂靶向小鼠PD-L1衰老细胞可能是一种很有潜力的抗衰老策略。参考资料：
[1] Teh-Wei Wang et al. Blocking PD-L1–PD-1 improves senescence surveillance
and ageing phenotypes. Nature. 2022.[2] Sarah Crunkhorn. Fighting ageing with
immune checkpoint blockade. Nature Reviews Drug Discovery. 2022.