细胞衰老(cellular senescence)是指由各种细胞应激(包括功能异常的端粒、DNA损伤、氧化应激和致癌突变等)引发的细胞增殖周期的永久性停滞^[1]。一般情况下，细胞衰老分为端粒缩短引起的复制性衰老(replicative senescence)、癌基因激活诱导的衰老(oncogene-induced senescence)以及各种应激引起的细胞早衰(premature senescence)。细胞早衰是指细胞在DNA损伤、氧化应激、抗肿瘤药物等因素作用下，发生增殖能力和生理功能下降，细胞形态和功能发生变化，提前出现退行性改变。这种形式的衰老与端粒缩短无关，也与细胞增殖代数无关，属于病理性衰老^[2]。

DNA损伤能否诱导细胞早衰是由DNA损伤修复的有效性决定的。细胞拥有一套精密的DNA损伤反应(DNA damage response，DDR)系统，包括感应器、信号传递器和效应器。首先，MRN(Mre11-Rad50-Nbs1)复合体作为感应器在感受到DNA损伤的存在后，激活并募集毛细血管扩张性共济失调突变激酶(ataxia telangiectasia-mutated kinase，ATM)和毛细血管扩张性共济失调Rad3相关激酶(ataxia telangiectasia and Rad3-related kinase，ATR)到损伤部位，ATM/ATR进一步激活DNA损伤检验点蛋白1(mediator of DNA damage checkpoint protein l，MDC1)和组蛋白H2AX。磷酸化的MDC1和H2AX作为信息传递器募集并激活下游效应器。细胞周期蛋白依赖激酶(cyclin dependent kinases，CDK)、细胞周期检测点激酶(checkpoint kinase，Chk)、鼠双微体2(murine double minute 2，MDM2)、染色体结构维持蛋白1(structure maintenance of chromosome 1，SMC1)、p53、p16等作为效应器，在细胞周期检测点发挥重要作用^[3-4]。这些下游效应器会阻止细胞周期进程来协调DNA损伤修复。当DNA损伤被及时修复，细胞周期出现暂时停滞后便恢复正常；当DNA损伤未被有效修复而持续存在时，细胞周期便会出现永久性停滞，即细胞早衰。

2008年Coppé等^[5]首次发现并定义了细胞早衰的一个显著特征——衰老相关分泌表型(senescence-associated secretory phenotype，SASP)。SASP可以通过分泌促炎性细胞因子、趋化因子、生长因子和蛋白酶来影响微环境，且SASP能够以自分泌或旁分泌的方式改变周围细胞的微环境进而诱导周围细胞早衰^[6]。已有研究表明，p62/SQSTM1可以通过激活SASP诱导细胞早衰，但辐射诱导的细胞早衰p62/SQSTM1信号通路还不清楚。为了探索阐明辐射诱导的p62/SQSTM1介导的细胞早衰相关机制，本文对细胞早衰相关信号通路，及辐射诱导p62介导的细胞早衰研究进展进行综述。

一、细胞早衰相关信号通路

随着对持续性DNA损伤诱导细胞早衰研究的深入，早期研究者发现p53—p21和p16—CDK通路都能通过诱导细胞周期停滞在G₁/S期来诱导细胞早衰，同时，后者对前者还具有负反馈调节作用。正常生长条件下，野生型p53由于受MDM2的E3泛素连接酶的抑制作用而维持在低水平状态。一旦应激引发持续性DNA损伤，激活的ATM/ATR会引起Chk2介导的p53的磷酸化，从而保护p53免受MDM2介导的降解。积累的p53诱导p21的表达，p21进而抑制CDK2活性，CDK2的失活导致视母细胞肿瘤抑制蛋白(Rb)的磷酸化被抑制，导致细胞周期停滞在G₁/S处，最终诱导细胞早衰^[7]。野生型p16的基因包含在9p21染色体上的Ink4b/ARF/Ink4a基因位点内，该基因编码两种不同蛋白质：p16^Ink4b和p14^ARF[8]。p16能够通过抑制CDK4/6进一步阻断Rb的磷酸化，导致细胞周期停滞；同时p16还能下调p14表达，而p14可以通过抑制MDM2来抑制p53的降解。由此可知，p16—CDK和p53—p21通路通过p14相关联，p16能够通过抑制p14来抑制p53的积累，从而对p53—p21信号通路负反馈调节^[8-9]。

近年研究发现，除了诱导细胞周期永久性停滞外，细胞还可以通过SASP改变周围细胞的微环境进一步诱导细胞早衰^[10]。核转录因子(nuclear factor-kappa B，NF-κB)是SASP的核心调控部件，在正常情况下，NF-κB与核因子κB抑制蛋白(NF-κB inhibitor, IκB)结合而处于失活状态且存在于细胞质中。在应激条件下，IκB激酶(IκB kinase, IKK)降解IκB，NF-κB发生核转移并活化。P38丝裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)最早因与应激反应相关而引起广泛关注。Freund等^[11]研究发现，p38MAPK可以通过增加NF-κB转录活性来启动SASP，该研究首次证明了p38MAPK可以独立于传统DDR途径来诱导SASP。Colomer等^[12]发现细胞发生DNA损伤后，p38-MAPK会被快速激活，激活的p38-MAPK会进一步激活IκB激酶(又称IKK复合体)的催化亚基IKKα，随后IκB激酶降解IκB，从而使NF-κB活化并转移至核内。综上，发生DNA损伤后细胞可以通过p38—MAPK—NF-κB通路启动SASP，最终诱导细胞早衰。

2015年Kang等^[13]首次发现GATA结合蛋白4(GATA binding protein 4，GATA4)是一种SASP的调节因子，自噬受体蛋白p62/SQSTM1(sequestosome-1，SQSTM1)和GATA4形成复合物启动选择性自噬，Kang等^[13]首次提出p62/SQSTM1介导的细胞早衰信号通路。

二、辐射诱导p62/SQSTM1介导的细胞早衰研究进展

P62/SQSTM1又称自噬衔接子蛋白，是一种泛素结合蛋白，与蛋白质的泛素化密切相关，它参与多种细胞信号转导调控及自噬过程。细胞自噬的重要功能是清除受损或老化的蛋白质或细胞器(例如线粒体)。自噬过程中，p62与泛素化的蛋白质结合，再与定位于自噬小体内膜上的自噬相关蛋白(LC3-Ⅱ)形成复合物，一同在自噬溶酶体内降解。因此，出现自噬时，在细胞质中p62蛋白不断被降解；当自噬活性减弱、自噬功能缺陷时，p62蛋白会在细胞质中不断累积，p62是反映自噬活性的标记蛋白之一。自噬通量可以通过测定p62的下降丰度来测量^[14]。研究表明，可通过抑制p62介导的细胞自噬来促进细胞早衰，相反，增强p62介导的细胞自噬可以延缓细胞早衰^[15-17]。随后，一些研究者发现，p62能与Keleh样环氧氯丙烷相关蛋白1(Keleh-like ECH-associated protein 1，Keap1)上的E2相关因子2(nuclear factor erythroid-2 related factor 2，Nrf2)结合位点相互作用，因此，p62会与Nrf2竞争性结合Keap1，最终导致keap1被p62介导的自噬降解，而Nrf2稳定并激活Nrf2靶蛋白核呼吸因子1(nuclear Respiratory Factor 1，NRF1)的表达，NRF1可以减少细胞内的活性氧。综上，p62蛋白将自噬与细胞衰老联系起来，细胞会通过p62—Keap1—Nrf2途径发挥抗氧化应激作用，进而来延缓细胞早衰^[18-20]。近年来，对于p62介导自噬活性改变和p62通过抗氧化应激调节细胞早衰机制的研究较多，但是p62是如何介导辐射诱导的细胞早衰呢？

电离辐射可引起细胞发生持续性DNA损伤，电离辐射引起的DNA损伤主要是DNA双链断裂(DNA double strand break，DSB)。非同源末端连接(no-homologous end joining，NHEJ)和同源重组(homologous recombination repair，HR)是修复DSB的两条主要途径^[21-23]。Kang等^[13]的研究中，小鼠肝脏细胞受到电离辐射刺激后发生持续性DNA损伤，在正常条件下，GATA4与p62缔合而成为自噬降解的靶标，当持久性DNA损伤激活ATM/ATR后，GATA4与p62缔合减少，GATA4便会逃避p62介导的自噬降解并积累。GATA4蛋白在细胞衰老过程中积累，不是由于其转录表达的增加，而是因为其蛋白质稳定性的增加。积累的GATA4通过与肿瘤坏死因子受体相关因子相互作用蛋白2(TRAF3IP2)和白介素-1α(IL-1α)的合作来激活NF-κB，NF-κB进一步启动SASP。p62—GATA4—NF-κB信号通路独立于p53和p16介导细胞周期阻滞诱导细胞早衰的途径，该通路主要通过启动SASP来诱导细胞早衰。然而启动SASP可能不是GATA4调节细胞衰老的唯一机制，GATA4也有可能通过细胞周期阻滞来调节衰老，但尚未有研究证明。随后，两篇关于砷和镉诱发的GATA4—NF-κB信号通路和SASP的释放的研究报道进一步证明了GATA4对SASP的调节作用^[24-25]。Kim等^[26]研究发现，电离辐射诱导的小鼠成骨细胞中DNA损伤引起的DNA损伤反应，GATA4水平随之升高，NF-κB活性增加，SASP也升高。这些观察结果与Kang等^[13]研究证据一致，遗憾的是该研究并未检测p62的变化。Wang等^[27]的研究发现，细胞可以通过p62—Keap1—Nrf2途径抑制放射性溃疡中的细胞早衰。虫草素通过直接与AMP依赖性蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)的自身抑制域(AID)附近的α1和γ1亚基相互作用而激活AMPK，激活的AMPK促进Keap1的p62选择性自噬降解，因此，NRF2从Keap1解离并移至细胞核，在细胞核激活抗氧化基因转录，最终通过抗氧化应激来抑制放射性溃疡中的细胞早衰。

三、辐射诱导细胞早衰信号通路研究进展

辐射诱导细胞早衰的信号通路较为复杂，不同研究者针对不同的细胞进行了探讨。对相关文献进行汇总和归纳，结果发现早衰相关的4条信号通路都有涉及。

1. p53—p21早衰信号通路：研究发现8 Gy γ射线可诱导骨髓基质细胞经由p53—p21通路诱导细胞早衰^[28]；电离辐射通过激活p53—p21途径诱导人类非小细胞肺癌细胞衰老^[29]；在成人牙髓干细胞中，电离辐射通过p53介导的细胞周期G₁期的永久停滞来诱导细胞早衰^[30]；在首次提出关于G₂滑脱的假设中，10 Gy X射线照射后的人葡萄膜黑色素瘤细胞系(92-1)通过p53—p21通路诱导细胞早衰^[31-32]；10 Gy的X射线还能通过p53—p21介导的途径诱导肺动脉内皮细胞发生早衰^[33-34]；p21通过ATM—p53—p21信号通路，在辐射诱导的细胞早衰过程中抑制细胞高迁移率族蛋白B-2(high mobility group box 2，HHMGB2)的转录^[35]。

2. p16—CDK早衰信号通路：辐射诱导肝癌细胞HepG2发生早衰，这种早衰依赖于p16的介导^[36]；在人主动脉内皮细胞(HAEC)中，生长分化因子15(GDF15)通过细胞外信号调节激酶(ERK)激活p16途径诱导细胞早衰^[37]；Ku86是组成DNA依赖性蛋白激酶(DNA-dependedproteinkinase，DNA-PK)的一个调节亚基，Ku86过表达可以激活DNA-PK，然后通过p16介导细胞早衰通路发挥抗衰老作用，抑制低剂量电离辐射诱导的人脐静脉内皮细胞衰老^[38]。

3. p38MAPK介导的早衰信号通路：除了前面论述p38MAPK通过激活NF-κB来启动SASP并进一步诱导细胞早衰这一机制外，后来有研究发现p38MAPK还能上调p16蛋白的表达。当内皮细胞受到中等剂量(> 0.5 Gy)或高剂量(< 10 Gy)辐射时，p38 MAPK可以通过上调p16的表达来诱导细胞早衰^[39]；维生素D可通过调节MAPK保护内皮细胞免受辐射诱导的早衰^[40]。

4. p62介导的早衰相关通路：p62通过调控GATA4介导的自噬，通过p62—GATA4—NF-κB通路启动SASP，从而调节辐射诱导的细胞早衰^[13]；p62还能调节keap1介导的自噬，通过p62—Keap1—Nrf2通路改变细胞抗氧化应激活性来调节辐射诱导的细胞早衰^[27]。辐射诱导的细胞早衰可同时激活不止一条信号通路，Wang等^[41-42]研究表明，电离辐射通过激活p53—p21或p16—CDK通路，诱导造血干细胞(HSC)的早衰和骨髓的长期损伤。Aratani等^[43]研究发现，肾小球内皮细胞受到辐射后更容易发生p53、p16相关通路诱导的细胞早衰。

综上所述，辐射诱导细胞早衰的信号通路较为复杂，几十年来不同研究者针对不同细胞进行探讨，其中涉及p53—p21、p16—CDK、p38MAPK—NF-κB、p62—GATA4—NF-κB和p62—Keap1—Nrf2介导的信号通路。p53—p21、p16—CDK通路通过引起细胞周期永久性停滞来诱导细胞早衰。p38MAPK—NF-κB通路通过独立于ATM的方式启动SASP来诱导细胞早衰，后又有研究表明，p38MAPK还能通过上调p16蛋白的表达来诱导细胞早衰。p62—GATA4—NF-κB通路独立于p53和p16，主要通过启动SASP来诱导细胞早衰，而该通路是否还能通过细胞周期永久性停滞来诱导早衰尚有待研究。p62—Keap1—Nrf2通路通过发挥抗氧化应激活性来抑制辐射诱导的细胞早衰。p62在辐射诱导细胞早衰过程中发挥着重要的作用，然而对于辐射诱导p62介导的细胞早衰机制的研究目前还比较少，其详细机制仍需进一步探索。

利益冲突  全体作者按以下贡献声明独立撰写，未接受有关公司的任何赞助，不涉及各相关方的利益冲突

作者贡献声明  马丽萍负责文献收集和综述撰写；刘青杰、田梅指导综述的撰写和修改；高玲负责构思、指导综述的撰写和修改