编者按

为什么年轻人伤口愈合快，老年人却容易久久不愈？为什么斑马鱼能再生肢体和心脏，而人类却不行？随着年龄增长，身体的“自我修复”能力不断下降，这背后究竟发生了什么？

最近，一项发表在Theranostics（IF13.3）上的研究成果利用斑马鱼早衰（SAZ） 模型及基因编辑技术，揭开了衰老导致组织再生能力下降的关键机制，并给出了一种令人意外的干预策略——原来，不是干细胞不行了，而是“清洁工”巨噬细胞出bug了，衰老会通过改变巨噬细胞的代谢适应和极化、吞噬作用等功能来抑制组织再生。只要早期促进糖酵解，就能让衰老个体的组织再生能力“起死回生”。

01、研究亮点

通过斑马鱼基因编辑技术敲降 terfa（TRF2）基因，成功构建斑马鱼早衰（SAZ）模型，并首次揭示巨噬细胞在衰老引起的再生障碍中的核心作用；

发现衰老会加速斑马鱼巨噬细胞功能受损，衰老导致巨噬细胞在再生早期无法正常上调 ldha 表达和糖酵解代谢，从而损害其促炎极化和吞噬功能；

发现乳酸代谢是再生关键节点，通过LDHA/B抑制剂Galloflavin可以完全阻断寡霉素的拯救效应，直接证实乳酸生成在巨噬细胞介导的再生过程中的必要性；

通过斑马鱼、异种共生实验和细胞分选、小鼠实验等多层次揭示了衰老导致的巨噬细胞功能异常是再生能力下降的核心原因，发现巨噬细胞是衰老影响组织再生的关键。

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02、主要研究成果

1. 构建斑马鱼早衰（SAZ）模型

terfa 基因编码的蛋白TRF2是保护染色体末端“端粒”的关键分子。研究人员通过斑马鱼基因编辑技术敲降terfa（TRF2）基因，成功建立了具有衰老特征但早期发育正常的斑马鱼早衰(SAZ)模型。敲低terfa基因后，斑马鱼呈现出典型的衰老特征：DNA 损伤标志 γH2AX 显著增多；衰老标志物cdkn2a/b、cdkn1a、tp53基因及衰老相关分泌表型因子IL-6、MMP9 表达上调，同时出现再生能力显著下降。但这些早衰斑马鱼的尾鳍发育和游动能力完全正常，它们只是“老”了，而不是发育畸形。

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2. 斑马鱼早衰SAZ模型再生能力受损

斑马鱼是组织再生研究的重要模型生物，正常斑马鱼在尾鳍切除后，72 小时内就能长回接近原来的长度和面积。然而，当研究人员剪掉早衰斑马鱼的尾鳍后，发现斑马鱼的再生能力被严重抑制，表现为再生长度减少约30-40%，再生面积明显缩小；lin28表达降低，胚基形成受阻；增殖细胞标记物pH3阳性细胞数量显著减少。这表明，斑马鱼早衰SAZ模型的再生能力确实受到了损害，且与细胞周期停滞和增殖能力下降有关。

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3. 早衰斑马鱼的巨噬细胞响应迟缓且偏向抗炎

那么，衰老究竟是通过哪些细胞、哪些分子机制来抑制组织再生的？研究人员通过异种共生实验，把早衰鱼和正常鱼“缝合”在一起，共享血液循环，让早衰斑马鱼获得正常的巨噬细胞，结果，早衰斑马鱼的尾鳍再生能力被完全恢复。这表明，衰老相关的循环因素，特别是衰老的巨噬细胞参与了组织再生能力的下降。

分离并纯化对照组和SAZ组的巨噬细胞，SAZ组的巨噬细胞内衰老标志物cdkn2a/b的表达水平显著高于对照组的巨噬细胞。这表明，在SAZ模型中，巨噬细胞本身确实表现出更高的衰老特征，揭示了衰老不仅影响其他细胞类型，也直接作用于关键的免疫细胞——巨噬细胞。

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随后，研究人员利用转基因斑马鱼，实时追踪斑马鱼尾鳍切除后不同时间点伤口处的巨噬细胞募集情况、TNFα+比例等免疫反应。结果令人惊讶，两种品系的巨噬细胞都能迅速募集到伤口，但SAZ组衰老斑马鱼伤口处的TNFα+巨噬细胞的比例在再生早期(6h和24h)显著低于对照组。表达TNFα的促炎性巨噬细胞数量显著减少，同时，巨噬细胞的吞噬功能也受到损害，巨噬细胞吞噬脂质体和细胞碎片的能力显著下降。因此，SAZ巨噬细胞虽然能到达伤口，但其向关键的促炎表型(TNFa+)的极化能力受损，尤其是在再生早期。

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4. SAZ巨噬细胞的糖酵解能力，可以使组织再生能力回归

为什么早衰斑马鱼的巨噬细胞功能会失常？研究人员把目光投向了“代谢”。巨噬细胞在伤口早期需要快速切换到糖酵解模式来获取能量，挽救SAZ模型中受损的巨噬细胞炎症反应和再生能力。但研究人员从早衰斑马鱼中分离出巨噬细胞后，发现一个关键基因ldha（乳酸脱氢酶 A）的表达大幅下降。ldha负责将丙酮酸转化为乳酸，是糖酵解的最后一个关键酶。在再生早期（24 hPA），从衰老加速斑马鱼分离的巨噬细胞中 ldha mRNA 水平显著低于对照组，而其他糖酵解酶eno3、pdbh则无明显变化。

研究人员又用一种能间接促进糖酵解的化合物寡霉素处理早衰斑马鱼，发现寡霉素处理使衰老的斑马鱼ldha 表达、TNFα+ 巨噬细胞数量和再生长度/面积均恢复至正常水平，但全程寡霉素处理反而抑制对照组再生，这表明短暂促糖酵解恢复再生能力。需要注意的是，仅在再生早期（尾鳍切除前后各6小时）短暂促进糖酵解，即可完全恢复衰老个体的再生能力，而如果全程持续给药，持续进行干预反而会抑制正常斑马鱼的再生。

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为了验证是LDHA/乳酸通路在起作用，研究人员联合使用了寡霉素与LDHA/B 特异性抑制剂Galloflavin，发现Galloflavin完全阻断了寡霉素对组织再生的拯救效果，证实了寡霉素之所以能挽救SAZ的再生能力，是因为它通过上调1dha表达，增强了巨噬细胞的乳酸代谢能力。抑制乳酸代谢即可阻断这一效应。乳酸不仅仅是代谢废物，更是巨噬细胞执行促再生活性的关键节点和信号分子。

6. 哺乳动物实验验证巨噬细胞吞噬功能缺陷的普遍性

为了进一步验证巨噬细胞吞噬功能缺陷是否是terfa敲低的直接结果，随后，研究人员又在小鼠 RAW264.7巨噬细胞中敲低了terfa同源基因，发现在脂多糖（LPS）+干扰素IFNγ激活后，显著增强了对照组巨噬细胞的吞噬能力，但在terfa敲低组，即使经过激活，吞噬能力也没有显著提升。因此，terfa敲低确实会损害巨噬细胞的吞噬潜力，且这种效应不局限于斑马鱼，小鼠巨噬细胞同样会受影响。

图7

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03、编者点评

本研究首次在斑马鱼早衰（SAZ）模型中，揭示了巨噬细胞代谢重编程在衰老相关再生障碍中的核心作用，发现衰老导致巨噬细胞在再生早期无法正常上调 ldha 表达和糖酵解代谢，从而损害其促炎极化和吞噬功能，并将衰老对再生的负面影响，精确到一种免疫细胞的一个代谢节点——巨噬细胞的 LDHA/乳酸通路，为改善老年人伤口愈合提供了新方向：局部、短暂地提升乳酸生成，或许能促进慢性难愈创面的修复。

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参考文献：

Barthelaix A, et al. Disrupted macrophage metabolic adaptation and function drive senescence-induced decline in vertebrate regeneration. Theranostics 2025; 15(15):7308-7326.