Aging Cell | 从衰老标志物到关键调控因子：ANGPTL8-AKT2-mTOR轴驱动脂肪组织衰老

衰老是伴随年龄增长而逐渐发生的复杂生物学过程。近年来，大量研究表明，衰老并不仅仅意味着细胞损伤的累积，还伴随着持续性的慢性低度炎症，即 “ 炎症性衰老（ inflammaging ） ” 。衰老细胞通过分泌多种促炎细胞因子、趋化因子及其他活性分子，形成衰老相关分泌表型（ senescence-associated secretory phenotype ， SASP ），从而影响周围细胞及远端组织，破坏组织稳态并推动机体功能持续下降。

在这一过程中，脂肪组织并非单纯的能量储存器官，而是连接代谢稳态、炎症反应与衰老的重要内分泌组织。随着年龄增长，脂肪组织逐渐发生脂肪细胞肥大、脂质重新分布、慢性炎症以及细胞衰老等一系列变化。越来越多的研究提示，衰老脂肪细胞及其 SASP 可能成为推动全身炎症和年龄相关功能衰退的重要来源。然而， 究竟哪些脂肪来源的代谢因子能够主动驱动脂肪细胞衰老，并进一步参与机体衰老进程，目前仍缺乏充分认识。

ANGPTL8 （ angiopoietin-like protein 8 ）是一种主要由肝脏和脂肪组织产生的分泌蛋白，过去主要因其参与脂质代谢调控而受到关注。近年来的研究进一步发现， ANGPTL8 与糖尿病、非酒精性脂肪性肝病、心血管疾病以及多种炎症相关疾病密切相关，提示其生物学作用可能远超传统意义上的脂质代谢调节。然而， ANGPTL8 是否参与衰老过程，尤其是其是否能够通过调控脂肪组织衰老参与机体衰老，目前尚不清楚。

近日，华中科技大学同济医学院附属同济医院研究团队在Aging Cell在线发表题为An ANGPTL8-AKT2-mTOR Axis Drives Adipose Senescence and Aging-Related Functional Decline的研究论文。该研究通过整合大规模人群队列、机器学习、衰老动物模型、单细胞及空间转录组学以及细胞和分子机制研究，发现ANGPTL8不仅是一个与生物学年龄和死亡风险密切相关的衰老标志物，还能够作为连接代谢信号与脂肪组织衰老的关键调控因子。机制上，ANGPTL8通过结合AKT2并激活AKT-mTOR-S6K信号通路，促进脂肪细胞衰老，从而参与年龄相关的机体功能衰退。

为了首先从人群层面明确 ANGPTL8 与衰老之间的关系，研究团队利用中国心血管代谢疾病和肿瘤队列（ China Cardiometabolic Disease and Cancer Cohort ， 4C ）开展了大规模人群分析。 研究团队首先将循环 ANGPTL8 与多项常规临床指标整合，建立了基于机器学习的 MBA8-Clock （ Multi-Biomarker Aging Clock incorporating ANGPTL8 ） ，用于预测个体的生物学年龄。 研究发现，循环 ANGPTL8 水平与预测的生物学年龄呈明显正相关。在模型的特征解释分析中， ANGPTL8 位居重要预测变量之列。进一步利用 SHAP 等模型解释方法发现，随着循环 ANGPTL8 水平升高，其对于预测年龄的贡献明显增强。 这一结果提示， ANGPTL8 并不仅仅是一个与年龄 “ 伴随升高 ” 的代谢指标，而可能反映机体衰老状态的生物学变化。

研究团队进一步利用相同队列构建了 AIMR-Model （ ANGPTL8-Integrated Mortality Risk Prediction Model ） ，用于预测 10 年全因死亡风险。 值得注意的是，在该模型中，循环 ANGPTL8 是仅次于年龄的重要预测变量之一。较高的 ANGPTL8 水平与更高的预测死亡风险相关。 由此，从人群层面获得了一个重要线索： 循环 ANGPTL8 水平随着年龄增长而升高，并与生物学年龄及长期死亡风险密切相关。 但这一发现仍然无法回答一个关键问题 —— ANGPTL8 升高究竟只是衰老的伴随标志，还是能够主动推动衰老？

为了回答这一问题，研究团队进一步建立了 Angptl8 基因敲除小鼠模型，并从 成 年期开始进行长期随访。 首先，研究团队发现，与年轻小鼠相比，老年小鼠循环 Angptl8 水平明显升高，与人群研究结果一致。 更重要的是， 遗传性敲除 Angptl8 显著延长了小鼠寿命。 在 24 月龄时， WT 小鼠已经出现典型的衰老表型，包括毛发灰白、毛发及胡须脱落、白内障以及明显的脊柱后凸等。而年龄匹配的 Angptl8^-/- 小鼠上述衰老表型明显减轻。 研究团队进一步对小鼠进行长期体重监测。结果发现，两组小鼠在成年早期体重没有明显差异，但随着年龄增长， Angptl8^-/- 小鼠逐渐表现出较低的体重。 组织学和器官重量分析显示，这种体重差异主要来源于 脂肪组织质量的下降 。 20 月龄 Angptl8^-/- 小鼠的脂肪组织重量约为 WT 小鼠的一半。与此同时， Angptl8 缺失小鼠还表现出更高的腓肠肌质量，提示其在衰老过程中可能具有更好的骨骼肌保存能力。

这种组织水平的变化进一步反映在功能层面。 在转棒实验和跑台实验中， Angptl8^-/- 小鼠表现出更好的运动协调能力和运动耐力；在开放场实验中，老年 Angptl8^-/- 小鼠具有更高的自主活动水平和更强的探索行为。 因此，动物实验进一步证明： ANGPTL8 升高并非单纯伴随年龄增长而出现的现象，其遗传缺失能够延缓多维度衰老表型，并延长小鼠寿命。

既然循环 ANGPTL8 随着年龄升高，而 ANGPTL8 主要由肝脏和脂肪组织产生，那么一个重要问题随之而来： 衰老过程中升高的循环 ANGPTL8 究竟来自哪里？ 研究团队首先比较了年轻和老年小鼠肝脏及脂肪组织中的 ANGPTL8 表达。 Western blot 结果显示，随着年龄增长，肝脏 ANGPTL8 仅出现轻度变化，而脂肪组织中的 ANGPTL8 则出现了更加显著的升高。 为了进一步解析肝脏中的变化，研究团队结合了肝脏空间转录组和单细胞转录组数据。 空间转录组分析发现，老年肝脏中 ANGPTL8 转录本在特定空间区域出现局部富集，尤其与肝脏脂质积累相关区域存在空间关联。然而，进一步的肝细胞单细胞分析发现， 衰老并未导致肝细胞 ANGPTL8 表达出现明显整体升高。 与之形成鲜明对比的是，对人脂肪组织单细胞转录组数据的分析发现，随着年龄增长， ANGPTL8 阳性脂肪细胞的比例明显增加，同时单个脂肪细胞中的 ANGPTL8 表达水平也显著升高。 这些结果从小鼠组织、肝脏空间转录组、肝细胞单细胞转录组以及人脂肪组织单细胞数据多个层面共同提示： 脂肪组织，尤其是衰老脂肪细胞，可能是衰老过程中循环 ANGPTL8 升高的重要来源。 这一发现也使研究重点从 “ 循环 ANGPTL8 与衰老相关 ” 进一步转向了一个更加具体的问题： ANGPTL8 是否直接参与了脂肪组织衰老？

为了回答这一问题，研究团队进一步检测了 Angptl8 缺失小鼠脂肪组织中的经典衰老标志物。 随着年龄增长， WT 小鼠脂肪组织中 p16^Ink4a 和 p21^Cip1 的表达明显升高。而在 Angptl8^-/- 小鼠中，这种年龄相关的 p16 和 p21 升高被显著抑制。 Western blot 和免疫荧光结果进一步验证了这一变化。 与此同时，组织学分析发现，老年 Angptl8^-/- 小鼠脂肪细胞明显小于年龄匹配的 WT 小鼠，提示 Angptl8 缺失不仅降低了分子层面的衰老标志，也减轻了与年龄相关的脂肪细胞肥大和脂肪组织重塑。 不过，组织水平的变化仍然无法完全排除 Angptl8 通过全身代谢改变间接影响脂肪组织衰老的可能性。 因此，研究团队进一步开展了 细胞自主性（ cell-autonomous ） 实验。 研究人员从 WT 和 Angptl8^-/- 小鼠 iWAT 中分离原代脂肪前体细胞，并进行连续传代培养。 随着传代次数增加， WT 脂肪前体细胞逐渐出现明显的 SA-β-Gal 阳性细胞积累，而 Angptl8^-/- 细胞中的 SA-β-Gal 阳性比例显著降低。 进一步对第五代原代细胞进行 qPCR 和 Western blot 分析发现，与体内脂肪组织结果一致， Angptl8^-/- 细胞中 p16 和 p21 表达均明显降低。 这些结果表明： ANGPTL8 不仅是衰老过程中升高的循环标志物，同时能够在脂肪细胞内部直接促进细胞衰老。

那么， ANGPTL8 究竟通过什么机制促进脂肪细胞衰老？ 研究团队此前的研究已经发现 ANGPTL8 与 AKT2 存在相互作用。基于这一发现，本研究进一步利用分子对接和 Co-IP 实验对两者之间的相互作用进行了验证。 结果显示， ANGPTL8 能够与 AKT2 发生直接相互作用。 随后，研究团队进一步检测 AKT/mTOR 信号通路。 结果发现， Angptl8 缺失能够明显降低 mTOR 磷酸化水平，而对 AKT2 进行药理学干预同样能够影响下游 mTOR 信号，提示 ANGPTL8 可能通过 AKT2 调控 mTOR 通路。 进一步在原代脂肪细胞中进行通路干预发现，当 AKT 信号受到抑制后， Angptl8 相关的衰老表型也随之发生改变。 综合这些结果，研究团队提出了一个新的分子机制模型： ANGPTL8 → AKT2 → AKT/mTOR/S6K → 脂肪细胞衰老 , 这一信号轴将 ANGPTL8 的代谢信号与脂肪细胞衰老直接联系起来。

衰老并不是由单一组织或单一细胞独立决定的，而是一个涉及细胞、组织和全身系统的复杂过程。 本研究的重要意义在于，从人群关联、动物因果和细胞机制三个层面建立了 ANGPTL8 与衰老之间的联系。 在人群层面，循环 ANGPTL8 随着年龄增长而升高，并成为生物学年龄和 10 年死亡风险的重要预测因子；在动物层面， Angptl8 缺失能够延长寿命、减轻衰老相关表型并改善运动功能；在组织层面，衰老脂肪组织中的 ANGPTL8 明显升高；而在细胞层面， ANGPTL8 则通过 AKT2-mTOR-S6K 信号轴直接促进脂肪细胞衰老。 值得注意的是， 脂肪细胞衰老并非局限于脂肪组织本身。衰老脂肪细胞可以通过 SASP 释放多种炎症介质，对局部微环境和远端组织产生影响。因此，本研究所揭示的 ANGPTL8-AKT2-mTOR 轴可能为理解代谢异常、脂肪组织衰老、 SASP 及炎症性衰老之间的联系 提供新的机制框架。 换句话说， ANGPTL8 可能不仅仅是一个 “ 随着年龄增长而升高的指标 ” ，更可能是一个连接 代谢状态与细胞衰老 的关键分子。

总体而言，该研究发现： ① 循环 ANGPTL8 水平随年龄增长而升高，并与生物学年龄及 10 年死亡风险密切相关； ② Angptl8 基因缺失能够延长小鼠寿命，减轻多种衰老相关表型，并改善运动和行为功能； ③ 衰老过程中 ANGPTL8 在脂肪组织中显著升高，衰老人脂肪细胞中 ANGPTL8 阳性细胞比例及表达水平均明显增加； ④ ANGPTL8 缺失能够抑制脂肪组织及原代脂肪前体细胞的 p16/p21 表达和复制性衰老； ⑤ ANGPTL8 通过结合 AKT2 并激活 AKT-mTOR-S6K 信号通路，促进脂肪细胞衰老。

因此，本研究提出了 “ANGPTL8-AKT2-mTOR 轴驱动脂肪组织衰老 ” 这一新的机制，并将 ANGPTL8 从传统的代谢调节因子进一步拓展为一个与 脂肪组织衰老、炎症性衰老及年龄相关功能衰退 密切相关的关键分子。 这一发现也提示， 靶向 ANGPTL8 及其下游 AKT2-mTOR 信号轴，或许能够成为干预脂肪组织衰老及年龄相关代谢功能下降的潜在策略。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/acel.70671

制版人：十一

学术合作组织

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