近年来，人们付出了巨大努力来寻找可以作为衰老生物标志物的特征。然而，旨在减少衰老负面影响的药物干预措施仍然缺乏。这主要是由于组织特异性、性别差异以及难以找到可操作的目标，这些因素继续构成重大挑战。在这项研究中，我们采用生物信息学方法揭示了一个重要的发现：跨物种存在于人类和其他物种中的膜蛋白内皮发育基因A2受体（EDA2R）的表达随着年龄增长而增加，尤其在加速衰老模型中表现尤为明显。我们证明，在肌原性前体细胞和分化肌管中增强EDA2R信号轴足以触发强大的准炎症反应，这反映了由衰老驱动的肌肉萎缩症的一些方面。有趣的是，肥胖、胰岛素抵抗以及与衰老相关的并发症如2型糖尿病，会导致内皮发育基因A2配体水平升高。我们的研究结果表明，针对表面受体EDA2R的治疗方法可能是缓解衰老相关表型发展的有希望的策略。
EDA2R 在多组织和多物种中与年龄的相关性
为了确定那些表达随个体年龄增加而变化的基因，我们筛选了基因型-组织表达数据库（GTEX），寻找在组织独立方式下发生的转录变化。为此，我们采用了严格的多步骤生物信息学分析程序，旨在最小化可能的混淆因素，例如性别差异和样本来源的精确解剖亚定位（方法）。这种分析结合了半留出（Leave-Half-Out, LHO）重采样方法和异常值去除，以确保跨组织的关联结果的稳健性（补充图1）。EDA2R成为分析中最显著的异常值，其表达与供体年龄在所有器官中均显示出强烈的相关性。事实上，EDA2R在男性和女性评估的所有实体组织中都排在最前列（图1a，补充图2-5，补充数据1-2），其平均相关系数在综合全组织分析中排名第一（图1b）。相反，编码其他内皮发育基因A受体（EDAR）或其他肿瘤坏死因子超家族成员的基因未观察到广泛的组织无关趋势（补充图6a）。在大鼠（Rattus norvegicus）和小鼠（Mus musculus）的组织中也观察到了EDA2R表达随着寿命的显著增加，表明其行为并非物种特异性（图1c，补充数据3-4）。
EDA2R 在加速衰老模型中的上调
为了进一步加强与年龄的关系，我们研究了Hutchinson-Gilford早衰综合征（HGPS）的小鼠模型中发生的转录变化，该模型被认为是人类加速衰老的公认代理。在此背景下，Eda2r在HGPS小鼠中相对于年龄匹配的野生型对照表现出最显著的上调之一（图1d, e，补充数据5），从而强调了其在不同组织和细胞类型中的衰老过程联系。HGPS小鼠主动脉中EDA2R的显著上调（图1d）特别重要，因为循环系统对心血管健康至关重要。衰老和与年龄相关的疾病通常会导致血管功能障碍，而EDA2R表达的增加可能揭示了衰老和早衰条件如何导致血管病理的机制。总的来说，我们的观察结果强烈支持EDA2R mRNA水平与衰老之间独特的组织无关关联，促使进一步研究EDA2R表达的增加是否有助于衰老表型的发展。
EDA2R 在骨骼肌中介导炎症信号传导
最近的研究揭示了EDA2R在骨骼肌中的表达升高对于癌症引起的肌肉丢失（恶病质）至关重要，这反映了与衰老相关的肌肉萎缩（肌少症）的几个方面。鉴于EDA2R mRNA水平与人类骨骼肌年龄之间的显著相关性（图2a，补充图6b，补充数据6），小鼠（图2b，补充数据7）和大鼠（图2c，补充数据8），我们试图证明高度的EDA2R表达是否能驱动衰老过程中观察到的转录改变。为了指导选择最适合功能实验的细胞模型，我们分析了来自各种研究的单细胞RNA测序数据，涵盖了大量来自小鼠（图2d）和人类（图2e，补充图6c）骨骼肌的细胞。在此背景下，我们观察到EDA2R表达与年龄在各种细胞群之间存在正相关关系，确认了这种受体的衰老相关增加是细胞类型无关的（图2e）。值得注意的是，我们发现EDA2R的转录在肌管和肌原性前体细胞（卫星细胞/成肌细胞）中特别明显，这些细胞在肌肉发育和修复中起着关键作用。实际上，这些祖细胞的功能和数量的变化可能导致与年龄相关的肌肉质量和力量下降。因此，我们在未分化的C2C12小鼠成肌细胞中过表达了Eda2r（补充图6d-f），并观察到仅Eda2r的增加就足以诱导趋化因子（如Cxcl5）和促炎因子（如Il6）的强转录，这反映了衰老肌肉中观察到的转录改变（图3a，补充数据9）。此外，在终末分化的肌管中过表达EDA2R（补充图6g-i，补充数据10）导致的扰动类似于肌原性前体细胞中观察到的现象（图3a-c），包括与肌肉发育相关的途径的抑制、自噬增加和蛋白质分解代谢（补充图6i）。重要的是，人类成肌细胞中EDA2R的过表达（补充图6k，补充数据11）再现了在小鼠中获得的结果（图3a, c, d），表明下游转录反应在物种间一致。相比之下，同一模型中EDA2R的抑制显著降低了促炎因子的转录（补充图6k），突显了该受体介导免疫反应的关键作用，并提示了一种缓解炎症相关疾病的潜在治疗靶点。
EDA2R/EDA-A2 将衰老与共病驱动的炎症联系起来
基于这些发现，我们将研究扩展到调查血液中是否也观察到类似的与年龄相关的EDA2R转录变化，利用来自两个大型队列的大规模转录组数据：荷兰抑郁和焦虑研究（NESDA，n=2064）和荷兰双胞胎注册中心（NTR，n=3164）。我们的分析确认了与年龄的相关性，并揭示了血液中EDA2R表达与循环C反应蛋白丰度之间的正相关关系，C反应蛋白是系统性炎症的已知标志物（图3e）。此外，年龄相关的EDA2R增加在血浆衍生样本中也在蛋白质水平上得到确认，表明观察到的效果不仅仅是转录水平上的（补充图7）。因此，考虑到EDA2R水平的年龄相关、组织无关上升及其引发促炎反应的潜力，其激活及其下游信号传导变得尤为重要。EDA2R/EDA-A2信号传导的点燃是由于EDA2R增加或EDA-A2水平升高，两者都会激活非经典NF-kB信号传导（补充图6l）。实际上，由EDA-A2处理诱导的转录扰动与EDA2R过表达的结果非常相似（图3h，补充数据12），这表明可以通过从两侧靶向信号通路实现类似效果。值得注意的是，我们发现血源样本中EDA-A2的RNA水平随着年龄的增长而逐渐上升（图3f, g），T细胞被预测为主要来源（补充数据13）。因此，我们检查了这种转录增加是否反映在蛋白质水平上，考虑到由于它们的高序列相似性，质谱无法区分EDA-A1和EDA-A2。虽然蛋白质组学分析显示血浆中总EDA水平随着年龄保持稳定（补充图8），但在2型糖尿病、脂肪肝疾病、胰岛素抵抗和肥胖等情况下显著上升，所有这些都与肌少症的发生风险增加有关。有趣的是，肌少症本身与小鼠中EDA-A2水平升高有关。这些发现表明，尽管血液产生的EDA可能仅代表总循环EDA的一小部分，但各种与衰老相关的共病可能会通过影响配体水平进一步放大EDA2R/EDA-A2通路的激活，从而增强我们对EDA2R/EDA-A2信号传导在衰老背景下的理解（图3i）。
综上所述，我们的结果表明EDA2R的转录是与多种组织中年龄增长密切相关的一个显著特征，并在骨骼肌中具有功能性意义。目前，尚无专门针对EDA2R的已知拮抗剂，这限制了直接的药理学干预。总体而言，EDA2R/EDA-A2轴可能代表开发化合物的新靶点，这些化合物可以提供管理与衰老表型和随后的年龄相关衰退相关的炎症和相关状况的新治疗途径（图4）。
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