成纤维细胞是结缔组织中的主要细胞类型，广泛分布于皮肤、肺、心脏、腱等器官和组织中，负责合成和分泌细胞外基质（ECM）如胶原蛋白、弹性蛋白、纤连蛋白等，同时参与组织修复、伤口愈合和ECM重塑等生理过程，随着年龄增长或受环境因素（如紫外线辐射、氧化应激、化学毒素等）影响，成纤维细胞可发生衰老，表现为不可生长抑制、形态改变、分泌表型异常及功能衰退，这一过程与个体衰老、组织退行性病变及多种疾病密切相关，近年来，成纤维细胞衰老的机制研究成为衰老生物学和再生医学领域的热点，本文结合参考文献对其分子机制、调控网络及生物学意义进行综述,并探讨潜在干预策略。
成纤维细胞衰老的表型特征与诱导因素
成纤维细胞衰老的典型表型包括细胞周期阻滞（以p16INK4a、p21CIP1/WAF1等细胞周期依赖性激酶抑制剂高表达为特征）、形态学改变（细胞体积增大、扁平化，胞质内空泡增多）、分泌表型转换（衰老相关分泌表型，SASP，包含IL-6、IL-8、MMPs等炎症因子和基质金属蛋白酶酶）、DNA损伤反应（γ-H2AX焦点形成）以及端粒功能障碍（端粒缩短或端粒帽结构破坏）。
诱导成纤维细胞衰老的因素可分为内源性与外源性两类，内源性因素包括端粒缩短（“末端复制问题”导致的端粒DNA进行性丢失）、氧化应激（线粒体功能障碍产生的活性氧ROS累积）、DNA损伤（内源性代谢副产物如活性氮RNS引起的基因组不稳定）等；外源性因素则包括紫外线辐射（UVB通过诱导DNA嘧啶二聚体激活p53-p21通路）、化学毒素（如博来霉素通过断裂DNA触发衰老）、机械应力（组织微环境硬度增加通过YAP/TAZ通路促进衰老）以及慢性炎症（炎症因子如TNF-α通过NF-κB信号放大SASP），研究显示，人皮肤成纤维细胞（HSFs）在体外连续传代至“海弗利克极限”（约50-70代）时，端粒长度缩短至临界值，激活p53-p21通路导致永久性细胞周期阻滞；而UVB照射可通过激活p38 MAPK通路加速HSFs的衰老进程（参考：Dimri et al., 1995; Finkel et al., 2007）。
成纤维细胞衰老的分子机制
成纤维细胞衰老的分子机制涉及多条信号通路的交互调控，核心机制包括端粒依赖性与非依赖性途径两大类。
端粒依赖性衰老途径
端粒是染色体末端的重复DNA序列（TTAGGG）和结合蛋白（如shelterin复合物）组成的保护结构，其长度随细胞分裂逐渐缩短，当端粒缩短至临界长度（约10-15 kb）时，shelterin蛋白功能受损，暴露的端粒DNA被识别为DNA损伤，激活ATM/ATR-Chk1/2-p53-p21信号轴，诱导细胞周期G1期阻滞，研究表明，敲除端酶（TERT，端粒延长关键酶）的小鼠胚胎成纤维细胞（MEFs）在传代过程中端粒快速缩短，早于野生型细胞进入衰老状态（参考：Blasco et al., 1997），端粒功能障碍还可通过激活p16INK4a-Rb通路（不依赖于p53）协同促进衰老，尤其在应激条件下（参考: Sharpless & Sherr, 2025）。
非端粒依赖性衰老途径
非端粒途径主要包括氧化应激、DNA损伤、癌基因激活及表观遗传调控等。
- 氧化应激途径：线粒体功能紊乱导致ROS过量累积，ROS可直接损伤DNA、蛋白质和脂质，并通过激活p38 MAPK和JNK通路诱导p16INK4a表达，加速衰老，用抗氧化剂NAC处理可部分逆转氧化应激诱导的肺成纤维细胞衰老（参考: Passos et al., 2010）。
- DNA损伤反应（DDR）：内源性（如复制错误）或外源性（如辐射）DNA损伤激活ATM/ATR-Chk1/2-p53-p21通路，导致细胞周期停滞，研究显示，γ-H2AX（DNA双链断裂标志物）在衰老成纤维细胞中显著高表达，且其水平与衰老程度正相关（参考: d'Adda di Fagagna et al., 2003）。
- 癌基因诱导衰老（OIS）：激活癌基因（如Ras、Myc）可触发成纤维细胞衰老，其机制涉及ROS累积和DDR激活，表达H-RasG12V的人成纤维细胞可迅速进入衰老状态，通过分泌SASP抑制邻近细胞恶性转化（参考: Serrano et al., 1997）。
- 表观遗传调控：衰老过程中，染色质结构发生显著改变，包括组蛋白修饰异常（如H3K9me3、H3K27me3沉积）、DNA甲基化模式紊乱（全局低甲基化与启动子区高甲基化共存）以及染色质重塑（如SAHF形成），SAHF（异染色质灶）通过压缩染色质抑制E2F等转录因子活性，维持细胞周期阻滞（参考: Narita et al., 2003）。
SASP的调控与反馈作用
SASP是成纤维细胞衰老的核心特征，其组成受NF-κB、C/EBPβ、STAT3等转录因子调控，NF-κB通过结合SASP基因启动子区（如IL-6、IL-8）促进其表达，而p38 MAPK可磷酸化并激活NF-κB，形成正反馈环路，值得注意的是，SASP具有双重作用：一方面通过分泌蛋白酶降解ECM，抑制组织修复；另一方面通过旁分泌诱导邻近细胞衰老或 senescence-associated secretory phenotype，放大衰老效应（参考: Coppe et al., 2010）。
成纤维细胞衰老的生物学意义与干预策略
生物学意义
- 生理层面：成纤维细胞衰老是组织稳态维持的重要机制，在伤口愈合后期，衰老成纤维细胞通过分泌TGF-β1和MMPs促进ECM重塑，防止纤维化过度；衰老累积会导致组织修复能力下降，表现为皮肤变薄、肺弹性降低等退行性变化。
- 病理层面：成纤维细胞衰老与多种疾病密切相关，在纤维化疾病（如肝纤维化、肺纤维化）中，衰老成纤维细胞持续分泌TGF-β1和胶原，驱动ECM过度沉积；在肿瘤微环境中，衰老成纤维细胞的SASP可通过促进血管生成、抑制免疫监视，加速肿瘤进展（参考: Kuilman et al., 2008），成纤维细胞衰老还通过分泌炎症因子加剧慢性炎症，与代谢性疾病、神经退行性疾病等衰老相关疾病的发生发展密切相关。
干预策略
针对成纤维细胞衰老的潜在干预策略主要包括：
- 靶向衰老信号通路：抑制p53-p21或p16INK4a-Rb通路可逆转细胞周期阻滞，但需警惕癌变风险；使用p38 MAPK抑制剂（如SB203580）可减少SASP分泌，改善组织微环境（参考: Liu et al., 2025）。
- 清除衰老细胞（Senolytics）：通过靶向衰老细胞的抗凋亡蛋白（如Bcl-2、Bcl-xL、p53）选择性清除衰老细胞，达沙替尼（Dasatinib）与槲皮素（Quercetin）联用可清除肺、皮肤等组织中的衰老成纤维细胞，改善衰老相关功能障碍（参考: Xu et al., 2025）。
- 表观遗传调控：使用DNA甲基化抑制剂（如5-aza-dC）或组蛋白去乙酰化酶抑制剂（如SAHA）可恢复衰老细胞的表观遗传稳态，延缓衰老表型。
- 抗氧化与端粒维持：通过补充抗氧化剂（如NAC、维生素E）减少ROS累积；激活端酶（TERT）或靶向端粒结合蛋白（如POT1）可延长端粒，延缓端粒依赖性衰老。
相关问答FAQs
Q1：成纤维细胞衰老与组织纤维化有何关联？
A：成纤维细胞衰老是组织纤维化的重要驱动因素，衰老成纤维细胞通过持续分泌TGF-β1、PDGF等促纤维化因子和MMPs，激活肌成纤维细胞分化（α-SMA表达增加），促进ECM（如I型胶原、纤维连接蛋白）过度沉积，衰老细胞的SASP可诱导炎症反应，进一步加剧纤维化进程，研究显示，在肝纤维化和肺纤维化模型中，清除衰老成纤维细胞可显著减轻纤维化程度（参考: Krizhanovsky et al., 2008; Childs et al., 2025）。
Q2：如何评估体外培养的成纤维细胞是否发生衰老？
A：评估成纤维细胞衰老需结合形态学、生物学标志物及功能检测：①形态学：衰老细胞体积增大、形态扁平、胞质颗粒增多；②增殖能力：β-半乳糖苷酶染色（SA-β-gal）阳性（最经典标志物，pH 6.0条件下显示蓝色）；③分子标志物：Western blot或qPCR检测p16INK4a、p21、p53等蛋白/mRNA表达，γ-H2AX免疫荧光检测DNA损伤焦点；④功能检测：EdU掺入实验评估增殖能力，Transwell实验检测迁移能力，ELISA检测SASP因子分泌水平，综合以上指标可准确判断成纤维细胞衰老状态（参考: Debacq-Chainiaux et al., 2009）。
