《Neuroscience Bulletin》：Aging-Related Changes in the Injury Response of the Peripheral Nervous System
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这篇综述系统阐述了衰老如何深刻影响周围神经损伤（PNI）后的应答与修复进程。作者指出，PNI后从损伤信号的产生与传导、轴突崩解、再生启动到再支配等一系列环节，均受到衰老的显著影响。文章聚焦于衰老相关的钙稳态失调、自噬紊乱、瓦勒变性异常、轴突运输障碍、线粒体功能障碍及持续炎症微环境等核心机制，揭示了其与施万细胞、巨噬细胞等非神经元细胞功能变化的紧密关联。本文不仅梳理了衰老在多层面调控PNI后神经系统功能的关键作用，还展望了未来针对年龄相关损伤应答的潜在药理学干预靶点与新兴治疗策略，为改善老年患者的神经修复预后提供了重要的理论依据。
周围神经损伤（PNI）严重影响患者生活质量，而老年个体因衰老导致的神经元损伤应答和修复能力下降，后果尤为严重。从损伤信号的产生与传导、轴突崩解、再生的启动、再生轴突的延伸，到随后的轴突再支配，都显著受到衰老的影响。这些改变与线粒体功能、神经元运输系统、持续的炎症微环境以及各种微环境非神经元细胞的变化密切相关。因此，理解衰老在多方面调控PNI后神经系统中的关键作用，并探索信号通路中有希望的分子调控机制，对于开发针对老年患者的治疗策略至关重要。
衰老影响的PNI后变性反应
PNI后，神经元在近端经历逆行性变性，远端轴突则发生瓦勒变性，这也是神经修复的必要前提。早期钙离子（Ca2+）应答失调和自噬清除功能受损在神经变性中扮演关键角色，并参与上游应答机制。研究发现，衰老显著影响了这些关键的神经元损伤应答。
Ca2+损伤应答失调
轴突损伤后，轴膜破裂，迅速激活多种钙通道，导致细胞内Ca2+浓度快速升高。即时的、调控良好的Ca2+内流是变性有序进展的关键触发因素。然而，衰老的一个关键特征是破坏了钙稳态和钙水平的失调调节。这表现为静息胞质Ca2+浓度升高、内质网（ER）Ca2+释放增加以及从ER到线粒体的Ca2+转运增强。重要的是，损伤加剧了这种年龄相关的钙失调，破坏了介导损伤后应答的钙信号蛋白和通道活性的调控机制，驱动了过度、持续的Ca2+升高。这使得钙从有序变性（如瓦勒变性）的构建性触发因子转变为损害损伤修复的破坏性力量。
具体而言，电压门控钙通道（VGCCs），尤其是L型通道，在衰老过程中表达上调，导致轴膜破裂时Ca2+内流过度和失调。除了Ca2+内流增加外，衰老相关的胞质Ca2+清除失败是另一个有害因素。质膜Ca2+-ATP酶（PMCA）泵的活性和数量随年龄下降，其关键激活剂钙调蛋白（CaM）在衰老生物体中发生广泛的氧化修饰，间接导致PMCA的钙调节功能下降。位于内质网膜上的肌浆网/内质网Ca2+ATP酶（SERCA）泵的活性在衰老模型中也大幅丧失，这破坏了ER Ca2+稳态，并消除了一个主要的细胞内隔离途径。线粒体钙通道和ER-线粒体的Ca2+转移功能也被认为是受衰老影响的因素。在衰老过程中，由于调节受损导致的线粒体钙超载直接促使线粒体通透性转换孔（mPTP）开放和活性氧（ROS）过度产生，将线粒体从缓冲器转变为损伤信号的放大器。此外，钠钙交换体（NCX）的功能障碍可能与PMCA和SERCA缺陷协同作用，严重损害细胞从大量Ca2+内流中恢复的能力。衰老不仅与钙通道容量和活性的变化有关，还与钙结合蛋白及其相关信号通路在神经元内表达的减少有关。因此，衰老并不只是调节钙损伤信号，而是从根本上破坏了它。
神经元自噬失调
自噬作为一种细胞机制，在PNI后促进神经元中功能失调的细胞器和蛋白质聚集体的降解中起着至关重要的作用。它还参与调节轴突损伤应答的信号通路。PNI后自噬反应不足或失败会阻碍再生。衰老对自噬施加了基础性抑制，并且至关重要的是，削弱了其在损伤时的诱导性。研究表明，衰老神经元中的轴突损伤不会触发自噬小体的形成，这表明处于衰老状态的神经元失去了响应损伤而激活自噬的能力。
磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）/AMP活化蛋白激酶（AMPK）-哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）- UNC-51样激酶1（ULK1）信号轴在自噬调控中起着关键作用。PI3K、MAPK、AMPK和mTOR都与神经衰老的双向调节密切相关，且它们的活性都随年龄增长而下降。在PNI模型中，衰老对神经元自噬的影响受多种调控机制调节。双亮氨酸拉链激酶（DLK）被证明是损伤后自噬激活启动所必需且充分的。在衰老生物体中，DLK的过表达可以抵消年龄相关的自噬激活减少，并促进轴突再生。DLK的下游蛋白，包括c-Jun N-末端激酶（JNK）和JNK相互作用蛋白3（JIP3），同样对促进自噬至关重要，它们的表达在衰老神经中也减少。此外，参与自噬过程的JNK及其下游信号，如 sterile alpha and toll-interleukin receptor motif-containing 1（SARM1）、信号转导和转录激活因子3（STAT3）和c-Jun的表达也受衰老影响，从而通过各种机制抑制对PNI的自噬反应。其他自噬相关蛋白，如Beclin-1、p62、微管相关蛋白1轻链3（LC3）-II/LC3-I比值以及自噬相关基因（ATG）5和ATG12，在衰老神经元中也显示下调。
特别值得一提的是SARM1，以其促变性特性而闻名，在损伤后的神经元应答中起着关键作用。ULK1和SARM之间的相互作用尤为重要，因为它形成了自噬参与介导轴突变性的关键环节。研究表明，抑制自噬可减弱受损神经中SARM1的积累，这意味着衰老因子可能通过PI3K/MAPK/AMPK-mTOR-ULK1信号调节自噬，从而通过SARM1通路和其他相互关联的过程影响神经元对PNI的应答。考虑到SARM1的综合作用，它可能作为改善PNI衰老相关变化的可行治疗靶点。这种年龄依赖性自噬激活失败有两大后果：受损成分清除效率低下和资源供应受损。自噬可能是老年PNI患者康复的重要治疗靶点。
瓦勒变性失调
瓦勒变性是周围神经系统轴突损伤后的一个关键过程。其特征是离断轴突崩解、髓鞘降解，以及随后由施万细胞（SCs）和巨噬细胞促进的髓鞘碎屑清除，最终促进轴突再生。瓦勒变性作为一种程序性轴突变性的保护机制，其复杂的分子机制仍在研究中。这种对PNI的重要反应也受到衰老的严重影响。在衰老神经的损伤模型中，细胞因子、趋化因子水平以及非髓鞘形成施万细胞和巨噬细胞数量显著减少，这些变化导致瓦勒变性受到抑制。
在瓦勒变性过程中，远端神经段的施万细胞分裂和增殖，重编程以恢复为非髓鞘形成表型，从而促进修复过程。非髓鞘施万细胞分泌大量生长相关因子，募集巨噬细胞，并清除髓鞘碎屑，为轴突生长和延伸确保通畅的空间。此外，它们在轴突不连续部位形成细胞桥，即 Büngner 带，促进后续轴突再生的引导。这些发现突出了施万细胞在PNI瓦勒变性相关反应中的关键作用。
总之，瓦勒变性不仅仅是被动的崩解，而是由施万细胞和巨噬细胞协调的主动过程。衰老严重破坏了这种协调，主要是在敌对微环境的背景下，损害了施万细胞的表型可塑性及其与免疫细胞的相互作用。体外实验表明，衰老的施万细胞对轴突再生有明显的抑制作用。髓鞘形成施万细胞无法有效重编程是衰老神经的关键早期缺陷。坐骨神经的分子分析显示，衰老的施万细胞在去分化、髓鞘清除和巨噬细胞募集方面表现出广泛的损伤，以及与神经再生相关的关键基因的转录失调。最近研究指出，衰老的髓鞘形成施万细胞在损伤后c-Jun表达减少，导致其去分化能力减弱。此外，髓鞘形成施万细胞向衰老表型的进展可能与抑制c-Jun功能的p16上调有关。这一过程可以通过药物或基因手段逆转，例如通过增加c-Jun水平来改善衰老髓鞘形成施万细胞的功能缺陷。
除了上述特征性的信号失调，衰老的施万细胞还表现出显著的代谢适应性丧失，这进一步损害了其修复支持功能。例如，N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体介导的代谢通路失调削弱了其代谢可塑性。此外，葡萄糖转运蛋白表达的改变和线粒体丙酮酸代谢的破坏扰乱了支持轴突再生所必需的能量稳态。这些代谢紊乱与炎症和细胞衰老形成了恶性循环。
此外，免疫反应会干扰施万细胞在损伤后去分化和重编程为修复状态的能力。巨噬细胞是PNI及其后续修复过程中的关键免疫细胞。不同的细胞表型可表现出两种完全不同的功效：促炎（M1表型）和抗炎（M2表型）。响应PNI，巨噬细胞不仅清除髓鞘碎屑并调节瓦勒变性中施万细胞的活性，还能极化为M2表型，通过释放大量轴突再生相关因子促进轴突生长。
之前的实验表明，衰老显著影响巨噬细胞的募集和表型分化，在衰老背景下M2表型细胞比例显著下降，同时M1表型增加，这与衰老神经元中过度的炎症有关。这不仅是由于内在缺陷，也受到衰老的细胞外基质（ECM）的影响。年龄相关的ECM僵硬度和交联增加会物理性地阻碍施万细胞和巨噬细胞向损伤部位的迁移，进一步延迟碎屑清除。此外，微环境中衰老细胞（施万细胞、成纤维细胞）的积累通过分泌衰老相关分泌表型（SASP）创造了持续的炎症状态。这种改变的微环境深刻影响巨噬细胞功能。衰老施万细胞关键募集信号分泌减少，如单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）和白细胞介素（IL）-17B/IL-17RB信号通路，导致巨噬细胞浸润延迟和不足。此外，富含SASP的促炎微环境使募集的巨噬细胞偏向促炎（M1）表型，而非抗炎、促再生（M2）表型。实验证据表明，衰老巨噬细胞的功能缺陷可以通过移植到年轻微环境中完全得到挽救，这表明这些巨噬细胞响应损伤的内在能力并未受到显著损害。此外，对中枢神经系统中衰老相关的髓鞘碎屑吞噬作用下降的研究发现，衰老可破坏视黄醇X受体通路，导致吞噬细胞对髓鞘碎屑的吞噬活性受损。这种效应可以通过药物逆转，表明该通路作为治疗干预靶点的潜力。然而，视黄醇X受体通路在周围神经系统中的具体作用仍需进一步探索。
衰老环境确实会对PNI后的愈合过程产生多方面的负面影响。除了上述因素，血管功能受损（包括内皮细胞、平滑肌细胞等功能障碍）的衰老环境、神经内皮管的状态以及其他巨噬细胞募集信号也可能影响巨噬细胞在瓦勒变性和轴突再生中的作用。
衰老影响的神经元再生过程
PNI后的轴突再生是损伤应答的关键方面之一。众所周知，轴突再生的能力随着细胞或生物年龄的增长而显著下降。
