科学网-Cells 吸烟加速衰老和致病新机制：吸烟对端粒长度、致癌应激和导致衰老的慢性炎症的影响-MDPI开放科学的博文

Cells 吸烟加速衰老和致病新机制：吸烟对端粒长度、致癌应激和导致衰老的慢性炎症的影响

2025-12-2 14:00

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端粒缩短是细胞衰老及癌症等多种年龄相关疾病的公认生物标志物。大多数癌细胞的端粒短于正常细胞，但当端粒缩短至临界长度时，会触发端粒酶的异常激活。这一机制使癌细胞逃脱复制性衰老，获得无限分裂能力，导致细胞“永生化”。研究表明，端粒酶 (尤其是其催化亚基hTERT) 在超过85%的人类癌症中高表达，因而被视为癌症的关键标志物。吸烟已被证实可加速端粒缩短，并显著增加癌症等疾病风险，然而其背后的分子机制尚未完全明确。鉴于全球约有13亿吸烟者，深入揭示吸烟如何通过影响端粒进而促进衰老以及相关疾病 (如癌症、慢性炎症)，具有重要的科学及公共卫生意义。2024年发表于 Cells 的研究论文“The Effects of Smoking on Telomere Length, Induction of Oncogenic Stress, and Chronic Inflammatory Responses Leading to Aging”，旨在系统探讨这一机制路径。

研究过程与结果

为探究吸烟对端粒、致癌应激和炎症的影响，研究人员从体外细胞模型 (使用香烟提取物处理肺相关细胞) 和临床样本分析 (吸烟组与非吸烟组的血液、口腔拭子、肺组织) 两方面出发，利用香烟烟雾提取物 (Cigarette Smoke Extract, 简称为CSE) 处理人非小细胞肺腺癌细胞 (简称PC细胞) 及人肺成纤维细胞 (简称HLF细胞)，并收集了吸烟者与非吸烟者的血液、口腔拭子和肺组织样本，采用qPCR检测基因表达、端粒长度测定、免疫组化和酶联免疫吸附测定 (ELISA) 等多种方法，比较了CSE处理组与对照组、吸烟组与非吸烟组的端粒长度、TRF2/POT1/hTERT/ISG15基因及IFN-γ蛋白表达水平，深入分析了吸烟对端粒长度、相关基因表达和炎症因子的影响。

体外细胞实验显示，经5% CSE处理两周后，与端粒稳定相关的TRF2和POT1基因表达下调，而与致癌应激相关的hTERT基因和炎症应答相关的ISG15基因则显著上调 (图1左)，两种细胞均表现出端粒长度显著缩短 (图1右)。

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图1. 香烟烟雾提取物 (CSE) 处理PC9和HLF细胞2周的hTERT、ISG15、TRF2和POT1基因表达水平差异 (左)；CSE处理2周后PC9和HLF细胞的端粒长度变化 (右)。

这些结果在临床样本分析中也得到一致印证，研究人员对11名吸烟者和20名非吸烟者的全血和口腔拭子进行样本采集和检测。研究结果显示，吸烟组血液白细胞和口腔拭子样本中的端粒长度显著短于非吸烟组，hTERT/ISG15表达上调，TRF2/POT1表达下调，干扰素-γ (IFN-γ) 表达显著上调 (图2)。

图2. 比较临床样本 (11名吸烟者和20名非吸烟者的全血和口腔拭子) 的端粒长度、相关基因和炎症核心蛋白IFN-γ表达水平。

免疫组化 (IHC) 实验表明，吸烟组肺组织样本中的hTERT和ISG15蛋白水平显著高于非吸烟组 (图3)。

图3. 通过免疫组化方法 (IHC) 检测吸烟组和非吸烟组肺组织切片中的ISG15 (左) 和hTERT (右) 蛋白表达水平。

研究总结

本研究结合体外细胞模型和临床样本分析，揭示了吸烟通过诱导端粒缩短、下调TRF2/POT1基因降低端粒稳定性、上调致癌相关基因hTERT与炎症应答相关基因ISG15，从而促进炎症、肿瘤发生和加速衰老的新机制 (图4)。这一研究也为吸烟相关疾病 (如肺癌、慢性炎症) 的早期诊断、预防和治疗提供了潜在靶点 (如hTERT抑制剂)，并且进一步凸显了戒烟对于延缓衰老和降低疾病风险的重要性。

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