衰老常伴随着生理功能的进行性减退，是包括心血管疾病(cardiovascular diseases, CVDs)在内的慢性病的主要危险因素，严重影响人们的生活质量。人们在一生中总是难以避免地反复暴露于各种潜在有害刺激，这可能导致器官组织功能、结构乃至整体健康的差异，使生物学年龄和时序年龄分离[1]。目前，我国CVDs的患病率处于持续上升阶段，且在城乡居民疾病死亡构成比中占首位，本文旨在综述心血管老化的发生机制、生物标志物及可能的治疗方法，以期为CVDs提供更多的治疗靶点。

1、心血管老化的特点

随着年龄的增长，血管形态上呈现出管腔扩大、管壁增厚及僵硬度增加的特点；功能上表现为对收缩性因子更敏感而对舒张性因子反应降低，且血管新生能力减退[2]。细胞衰老是血管老化的直接原因，血管内皮细胞及血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells, VSMCs)的衰老通过各种机制影响血管的结构和功能，增加CVDs的易感性。

心脏由多种类型的细胞组成，包括心肌细胞、内皮细胞、成纤维细胞、平滑肌细胞等[3]。衰老过程中心肌细胞数量减少、体积增大，其收缩功能受损、起搏频率增加，并能分泌衰老相关分泌表型(senescence-associated secretory phenotype, SASP)因子，通过旁分泌途径诱导邻近细胞衰老。心脏老化常伴随着左心室肥厚、左心室收缩功能减退，最终导致泵血储备、心率储备的减少[1]。

2、心血管老化的相关机制

2.1 细胞衰老与SASP

细胞衰老是一种与细胞类型和环境相关的异质性表型，特征是不可逆转的细胞周期停滞于G1/S或G2期，从而失去增殖潜能。衰老又可以分为复制性衰老和应激诱导的过早衰老等亚型。心血管老化以细胞的衰老为基础，其参与了心脏纤维化、动脉粥样硬化、心肌梗死等CVDs的发生发展。衰老的细胞具有复杂的SASP,可分泌各种细胞因子、趋化因子、生长因子、生物活性脂类等，参与介导慢性炎症、诱导心脏成纤维细胞的激活等[4,5] 。例如，免疫细胞的衰老可导致SASP释放积累和持续，加剧动脉粥样硬化斑块的形成。研究显示，动脉粥样硬化斑块部位的衰老M1巨噬细胞释放SASPs, 可增强斑块的氧化应激，导致斑块不稳定和破裂；在颈动脉粥样硬化斑块部位发现衰老的Th1和Th17 CD4+辅助性T淋巴细胞数量增加，可分泌大量的IL-17、IL-21、IL-23,加速斑块进展[6]。

2.2 端粒磨损

端粒是染色体末端的串联重复序列，随着每一轮体细胞复制逐渐变短。然而，有丝分裂后心肌细胞处于低增殖状态，免受复制应激的影响，其衰老表型可能由包括氧化应激的DNA 损伤剂诱导，氧化应激会优先导致位于端粒内的 DNA 损伤，称为端粒相关灶(telomere-associated foci, TAF)。在生理衰老过程中，人类和小鼠的心肌细胞会积累TAF,通过激活p16和p21途径诱导衰老，并且独立于端粒缩短而发生[7]。此外，有研究证明，白细胞端粒长度(leucocyte telomere length, LTL)与梗阻性及非梗阻性肥厚型心肌病呈负相关，并与梗阻型心肌病的严重程度相关；动脉粥样硬化病人的LTL也比同龄健康人短[8]。

端粒逆转录酶(telomerase reverse transcriptase, TERT)除了可以通过维持端粒抗衰老外，还具有独立于端粒保存的活性。特别是，线粒体定位的TERT表达可改善线粒体功能，减少线粒体活性氧的产生。由于心肌细胞的有丝分裂后性质，TERT不太可能在广泛增殖过程中上调以维持端粒；相反，TERT上调可以通过防止线粒体功能障碍和氧化应激，从而防止DNA损伤和细胞衰老[9]。

2.3 表观遗传改变

DNA甲基化是最常见的DNA修饰，可作为生物年龄的标志物评估衰老程度。“表观遗传学时钟”可基于CpG位点的甲基化水平，量化表观遗传漂移对细胞、组织衰老的影响[10]。

衰老细胞中也常观察到组蛋白甲基化和乙酰化。在成年心肌细胞中，组蛋白赖氨酸去甲基化酶4D(lysine demethylase 4D ,KDM4D)表达增加，可使启动子处H3组蛋白第9个赖氨酸三基甲基化(lysine 9 of histone H3,H3K9me3)水平下降，导致细胞增殖和细胞周期基因表达增加，从而逆转细胞周期退出[11]。Sirtuins(SIRT)则是一类依赖于NAD+的组蛋白脱乙酰酶家族，SIRT1可使组蛋白去乙酰化，从而在心肌细胞中抑制SASP的转录，在内皮细胞中通过调节内皮型一氧化氮合酶减少氧化损伤，适度过表达SIRT1可延缓心肌细胞衰老[12]。

非编码RNA中的microRNAs(miRs)和lncRNA已被证实可以调节心血管的衰老及CVDs的进展。有研究表明，心脏中miRs簇(包括miR-17、miR-18a、miR-19a、miR-20a、miR-19b和miR-92a)与年龄相关性的减少，可促进心脏纤维化和硬化；此外，miR-22在老化的心脏中上调时，也会诱导心脏成纤维细胞加速衰老[3,13]。lncRNAs则主要通过与核糖核蛋白、miR结合，及与DNA片段结合3种机制在心脏再生和发育中起作用。例如，过表达lncRNA H19可通过抑制miR-19a刺激p53/p21信号通路来促进心肌细胞衰老； IncRNA SNHG12可与DNA依赖性蛋白激酶结合，其敲除可导致DNA损伤修复受损，从而加速血管老化及动脉粥样硬化的形成[3,14]。

2.4 线粒体功能障碍和氧化应激

线粒体功能障碍、活性氧自由基(reactive oxygen species, ROS)产生增加以及相关的氧化应激会激活DNA 损伤反应并导致衰老。老年小鼠的心肌细胞表现为大多数线粒体基因的表达下降，包括那些涉及电子传递链的基因。在衰老过程中，线粒体形态经历了融合和分裂的动态变化，其中Mfn1/Mfn2介导融合，Drp1介导分裂。一项研究表明，与单独敲除心肌细胞Drp1或单独敲除Mfn1/Mfn2的小鼠相比，同时敲除Mfn1/Mfn2/Drp1的小鼠存活时间更长，并且表现为一种独特的心脏肥厚病理形式，说明线粒体分裂和融合过程的失衡比其动力学的整体中断更有害[15]。此外，线粒体自噬是线粒体质量的控制途径。有研究证明，在心脏中，必要的自噬基因Atg9的表达随着小鼠年龄的增长而下降[16]。自噬调节因子Parkin的过表达则可恢复线粒体自噬，有效延缓心脏衰老[17]。

2.5 其他心血管老化的可能机制

衰老诱导是公认的化疗反应，癌症幸存者总体上表现出加速的衰老表型，通常表现为包括心脏事件在内的与衰老相关的合并症增加。蒽环类药物是研究最深入的引起心脏毒性的化疗药物之一，常用药物阿霉素以DNA损伤为主要治疗机制，可在体外诱导成纤维细胞和心肌细胞衰老。研究表明，心肌细胞特异性过度表达 TERT可以通过防止线粒体功能障碍和ROS生成，从而避免阿霉素诱导的心脏功能障碍。由此可见，明显的DNA损伤特性加上线粒体功能障碍和(或)ROS是心肌细胞衰老的驱动因素[9,18,19]。

此外，病毒感染可能与心血管老化相关。研究发现，急性心血管并发症与严重急性呼吸综合征冠状病毒2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2) 感染有关，且年龄是感染后死亡和发病的最大风险。虽然SARS-CoV-2与衰老之间的相互作用尚未完全了解，但有研究表明，消除衰老细胞可提高老年冠状病毒感染小鼠的存活率，由此可见，病毒感染可能通过诱导心血管老化导致心血管事件的发生[20]。

3、心血管老化的标志物

衰老细胞具有高度的表型异质性，完全特异性的生物标志物很难被发现。研究发现，β-半乳糖苷酶(SA β-galactosidase, SA-βgal)、p16在人动脉粥样硬化斑块的内皮细胞和VSMCs中均有高表达。目前，鉴定心血管老化最常用的组合是测量pH 6.0时SA-βgal和p16INKA的表达。

心血管系统细胞的SASP以抗增殖蛋白、炎性细胞因子、基质金属蛋白酶、黏附分子和SIRT的合成变化为特征。其中，炎性细胞因子中的IL-6和IL-8广泛存在于各种衰老细胞类型中，被认为是普遍存在的衰老标志物；但IL-6和IL-8也参与各种炎症和免疫反应，并不是衰老细胞特有的。趋化因子配体1(melanoma growth-stimulatory activity, CXCLI)、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony-stimulating factor, GM-CSF)、金属蛋白酶等SASP因子特异性也不强。因此SASP因子不适合单独作为心血管系统细胞衰老的生物标志物，但有时候也可以被用作一种差异性衰老细胞的生物标志物[21]。

此外，LTL与肥胖、血脂、血压和炎症生物标志物等多种CVDs危险因素密切相关， LTL缩短与血管细胞衰老、主动脉瓣狭窄和动脉粥样硬化血栓形成风险增加相关，可作为心血管老化的生物标志物[22]。

抑癌基因p53/p21、增殖标记蛋白Ki-67、载脂蛋白J、衰老相关异染色质聚集、层粘连蛋白B1和层粘连蛋白B受体等特异性较低的细胞衰老生物标志物可以被用作补充[6,23]。

4、抗心血管老化的治疗方法

4.1 衰老细胞清除剂

很多动物研究已经证明，消除体内积累的衰老细胞可以延长健康寿命。酪氨酸激酶抑制剂达沙替尼和类黄酮槲皮素是首批测试用于治疗CVDs的药物。这些药物均可以通过激活AMPK、sirtuin1-PINK1介导的线粒体自噬和NRF-NF-κB信号通路诱导的细胞凋亡，从而消除衰老的内皮细胞和VSMCs [4]。研究证明，槲皮素和达沙替尼联合给药可改善老年小鼠左心室收缩功能，同时可以改善血管舒缩功能并减轻主动脉钙化[3]。此外，槲皮素和达沙替尼联合给药后观察到血管内皮功能和血管平滑肌对硝普钠的敏感性显著改善，但对平滑肌收缩功能没有任何影响[24]。

BCL-2家族蛋白抑制剂(BH3类似物)可选择性清除衰老细胞，使衰老的组织干细胞恢复活力。研究证明，ABT263可消除老年小鼠衰老的心肌细胞，并减少纤维化和心肌细胞肥大；改善心力衰竭小鼠左心室收缩功能；也可促进心肌梗死后小鼠衰老心肌细胞的清除，改善心脏舒张功能，提高小鼠存活率；并能显著预防接受高脂肪饮食的 Ldlr-/- 小鼠主动脉粥样硬化的发生[24,25]。

强心苷(cardiac glycosides, CGs)对动脉粥样硬化具有潜在的抗衰老作用，其作为 Na+-K+-ATP 酶的抑制剂，可促进细胞膜去极化和细胞质酸化。衰老细胞对CGs诱导的细胞凋亡敏感，因为它们表现出去极化的质膜和比非衰老细胞更低的pH值。也有研究发现，洋地黄毒苷具有抗衰老特性，其用药剂量与治疗心力衰竭和心房颤动的剂量相似[26]。

此外，阿螺旋霉素作为HSP90抑制剂已被证明可降低p16INKA表达，延长早衰小鼠的寿命并改善小鼠的动脉粥样硬化[24,27]。β-羟基丁酸通过与异构核糖核蛋白A1(heterogeneous nuclear ribonucleoprotein particle A1,HNRPA1)相互作用上调Oct4的表达，诱导细胞静止来防止血管细胞衰老，减轻小鼠主动脉老化[28]。溶酶体SA-βgal前药SSK1可被SA-βgal特异性激活，独立于衰老诱导物和细胞类型选择性地消除衰老细胞[29]。

其他正在研究的非常规治疗方法包括各种抗炎和免疫调节方法(免疫疗法、抗体和疫苗),这些方法可以抑制 CVDs 相关的炎症途径，目前主要集中于动脉粥样硬化性心血管疾病。例如，尿激酶型纤溶酶原激活物受体是一种在衰老过程中被广泛诱导的细胞表面蛋白，其特异性CAR-T细胞可有效地消融衰老细胞[30]。一种主要靶向表达高水平GPNMB的内皮细胞的抗衰老疫苗，也被证实可减少肥胖和动脉粥样硬化小鼠模型的动脉粥样硬化斑块负担和代谢功能障碍[31]。

4.2 SASP抑制剂

SASP抑制剂可以通过抑制NF-κB信号转导通路、JAK-STAT信号转导通路、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶mTOR、线粒体复合体1/线粒体复合体4相关的靶标或参与SASP诱导和维持的其他通路，直接或间接减少衰老细胞的SASP[32]。例如，二甲双胍不仅可以增强自噬，而且可以减少SASP,从而改善衰老VSMC的增殖和迁移，减少动脉斑块的形成[33]。雷帕霉素及其类似物可通过诱导自噬抑制衰老，抑制内皮细胞和成纤维细胞中的SASP。此外，他汀类药物、利伐沙班、一些草药提取物(如白藜芦醇)、小分子物质(如ML324)、激素(如褪黑素、雄激素、雌激素、雌二醇和糖皮质激素等)也显示出抗SASP的活性[4,24]。

4.3 外源性细胞为基础的产品

衰老过程伴随着干细胞数量和功能的下降，外源性干细胞及其细胞外囊泡可以清除衰老细胞的活性并在心脏保护中发挥重要作用。骨髓源性间充质干细胞可清除衰老细胞并改善衰老小鼠的心功能，多能干细胞可防止心肌细胞源性细胞应激诱导的衰老。而干细胞细胞外囊泡不仅具有强大的抗衰老活性，也更不容易发生排斥或导致肿瘤形成[4]。研究证明，钠-葡萄糖共转运蛋白抑制剂恩格列净预处理的间充质干细胞外囊泡可通过抑制心肌凋亡显著改善心肌梗死后的心脏修复，miR-214-3p通过AKT信号通路部分介导了其心肌保护作用[34]。

4.4 基因治疗

端粒缩短是细胞衰老的重要机制，编码端粒酶逆转录酶的Tert基因可能成为干预衰老的一个靶点。此外，NF-κB是炎症的中枢介质，被认为是SASP的主要调节因子，其抑制基因IκBα已被确定为潜在的治疗靶点。编码血管内皮生长因子的VEGF基因是干预衰老的另一个靶基因，可通过再生或修复血管延缓血管老化。

衰老是一个整体性过程，组合基因疗法可能产生更大的保护价值。利用腺相关病毒载体介导FGF21、TGFβR2、αKlotho的共表达可以减轻包括心脏在内的多个与衰老相关的器官缺陷。

4.5 生活方式的干预

不良的生活方式，如熬夜、过多热量摄入可以加速衰老，而适量运动、健康饮食则可以延缓衰老的进程。适度运动可能通过调节线粒体功能、炎症、SASP和调脂作用对免疫衰老和与年龄相关的疾病产生有益影响。饮食干预还可以通过表观遗传改变和修改肠道微生物种群来影响与年龄相关的健康[4]。

5、结论和展望

年龄是CVDs的独立危险因素，而处于相同年龄的不同个体心血管生物年龄也可能有较大的差别，这说明衰老可导致正常组织功能的丧失进而导致疾病的发生发展，而疾病也可能反过来加速生物体衰老的速度。我们对心血管老化研究的最终目的就是找到合适的干预手段影响其进程，以期延缓CVDs的进展，然而很多问题亟待解决。首先，衰老是一个整体的、复杂的生物学过程，其发生机制间具有强相关性，如何采取干预措施延缓衰老进程的同时又不妨碍正常的组织功能需要进行综合考虑。此外，细胞衰老具有高度表型异质性，目前尚未发现完全特异性的标志物鉴定不同衰老细胞的存在及器官老化的程度，这也为心血管老化的靶向治疗带来了难度。目前很多针对心血管老化的药物治疗、细胞替代治疗、基因治疗尚处于临床试验甚至是实验室阶段，安全性、有效性还有待评估。

基金资助:江苏省老年健康科研项目(LKM2023021);

文章来源:陈映泉,钟勇.心血管老化的机制､标志物和治疗[J].实用老年医学,2024,38(03):299-303.