细胞衰老是指细胞进入了不可逆的生长停滞状态，并伴随着一系列形态和功能的改变。氧化压力、端粒功能失调、DNA损伤以及癌基因的激活等多种因素都能诱发细胞衰老。细胞衰老可导致器官功能的减退，并与机体活力的下降与丧失有密切的联系。此外，衰老细胞所产生的细胞分泌表型(SASP)可促进周围癌前病变细胞以及癌细胞的生长和侵袭性。然而，也有大量证据表明，细胞衰老也是机体防止由于癌基因活化诱导的细胞恶性转化的一种机制。因此，阐明细胞衰老的机制对于理解机体的老化进程和肿痛的发展都具有重要价值。　　细胞衰老的起始和维持都主要依赖于p53途径和p16-pRb途径。p53作为细胞中一个重要的转录因子，可以调控与细胞周期检验点、细胞凋亡以及细胞衰老相关的众多基因的转录。在细胞受到严重的DNA损伤时，DNA损伤应答机制会导致p53的活化，从而抑制受到DNA损伤细胞的增殖，防止细胞发生恶性转化。尽管在多种实验体系已经证实了细胞衰老依赖于p53的活性，只有少数几个p53靶基因（p21，PAI-1，PML，和E2F7）被证实对细胞衰老有重要作用。纤溶酶原激活物抑制剂1（PAI-1）作为p53下游靶基因，其活性在传代衰老中是必需的，且PAI-1的活化本身也足以引发细胞的衰老。PML和E2F7则对E2F靶基因的沉默有重要作用。目前已发现的这些与衰老相关的p53靶基因对于认识细胞衰老如何引发具有极为重要的价值，但是否还存在其它对细胞衰老有重要作用的p53靶基因仍不清楚。　　通过小干扰RNA文库筛选影响原代成纤维细胞寿命的基因，Acosta等人发现趋化因子受体CXCR2在细胞传代衰老和癌基因诱导的细胞衰老中起到了关键的作用。在传代衰老以及癌基因诱导的衰老细胞中，CXCR2的表达都出现了明显的上调。CXCR2的配体也在衰老细胞中表达上调并能够强化细胞衰老的进程，在这一过程中CXCR2配体的表达受到转录因子NF-κB和C/EBPβ的调控。　　我们对CXCR2在遗传毒性诱导的细胞衰老中的作用进行了深入研究。我们发现，CXCR2在遗传毒性或氧化压力诱导的细胞衰老中表达明显上调，并且在这种压力诱导的细胞衰老中起到了重要的作用。并且，我们还发现CXCR2的表达上调依赖于p53的功能。p53蛋白能够结合到CXCR2转录因子区域，从而引起CXCR2转录水平的上调。此外，我们还发现，在DNA损伤诱导的细胞衰老过程中，p38MAPK在CXCR2的下游发挥功能介导细胞的衰老。　　第一部分、遗传毒性压力诱导的细胞衰老依赖于CXCR2的上调CXCR2已被证实在细胞传代衰老和癌基因诱导的细胞衰老中有重要作用，我们进一步研究了其在急性DNA损伤诱导的细胞衰老中的作用。在电离辐射诱导的U2OS细胞衰老过程中，CXCR2在转录水平和蛋白水平的表达都出现了明显的上调。并且CXCR2抑制剂预处理U2OS细胞能够显著地防止电离辐射诱导的细胞衰老的发生。通过siRNA干扰CXCR2的表达后，电离辐射诱导的细胞衰老比率较对照细胞显著降低。　　为了证实这一现象的普遍性，我们用多种可导致遗传毒性的手段处理U2OS、LLC和NHF细胞。我们发现，羟基脲、双氧水、阿非迪霉素、电离辐射等手段能够不同程度的引起这些细胞的衰老以及CXCR2的上调，并且细胞衰老的程度与CXCR2上调的程度较为一致。而且，在LLC细胞中的实验结果显示，细胞的衰老程度和CXCR2的上调程度也与细胞DNA损伤的程度较为一致。这说明了DNA损伤诱导的细胞衰老中，CXCR2的上调是一种普遍现象。　　我们进一步在NHF细胞中确认了CXCR2在DNA损伤诱导的细胞衰老中的作用，在NHF细胞中干扰CXCR2的表达后，与对照细胞相比双氧水诱导的细胞衰老比率出现了显著的下降。这些结果显示，CXCR2的上调对于遗传毒性压力诱导的细胞衰老具有重要的作用。　　由于ATM在DNA损伤信号传导途径的上游发挥了重要作用，我们检测了抑制ATM的活性对于电离辐射诱导到的细胞衰老和CXCR2上调的影响。我们发现，ATM抑制剂的预处理能够抑制电离辐射诱导的CXCR2的上调，同时显著抑制了电离辐射诱导的细胞衰老。并且，ATM抑制剂的预处理还能够抑制电离辐射诱导的NF-κB和p53的激活。由于转录因子NF-κ B和p53在细胞衰老过程中发挥了重要的转录调控作用，这些证据为进一步寻找CXCR2的上游调控因素提供了线索。　　第二部分、CXCR2的表达与SASP现象的调控机制并不一致之前的研究显示CXCR2与衰老相关的分泌表型(senescence-associatedsecretory phenotypes， SASP)现象协同对癌基因诱导的细胞衰老起到促进作用。为了研究CXCR2的上调与SASP现象的关联，我们在电离辐射处理后的U2OS细胞中检测了CXCR2的表达以及SASP的两个重要因子IL-6和IL-8的表达。结果显示，在细胞受到电离辐射刺激后，CXCR2 mRNA水平的表达在24h后上调了约10倍，在72h后达到了峰值，并在120h后出现了下降。CXCR2的蛋白水平也显示了类似的表达模式。IL-6和IL-8的表达在电离辐射后24h后没有显著改变，在72h后出现了一定程度的上调，并在120h后出现了非常显著的升高。这说明CXCR2与SASP有着不同的表达曲线。使用两种NF-κ B抑制剂分别预处理细胞后，IL-6和IL-8被电离辐射诱导的上调被显著抑制，而CXCR2的上调则未受影响。使用干扰载体敲低NF-κ B蛋白水平后，电离辐射诱导的CXCR2上调也未受到影响。这些结果说明，在电离辐射诱导的细胞衰老中CXCR2与SASP的转录调控机制并不一致。　　第三部分、CXCR2是一个新的p53靶基因由于p53在DNA损伤诱导的细胞衰老中发挥了重要的转录调控作用，我们对p53是否在DNA损伤诱导的细胞衰老过程中调控CXCR2的表达进行了研究。我们在U2OS、NHF细胞中发现，DNA损伤诱导的CXCR2和p21的表达模式较为一致，都是在损伤后6h已经出现显著上调，在3d后达到峰值。使用p53的激活剂Nutlin-3处理U2OS细胞后， CXCR2的表达出现了显著的上调。并且，在p53野生型的人类成骨肉瘤细胞系U2OS中CXCR2能被电离辐射诱导上调，但在p53功能丧失的人类成骨肉瘤细胞系Saos-2中CXCR2不能被电离辐射诱导上调。这些结果初步说明，CXCR2的上调依赖于p53的活化。　　我们通过慢病毒干扰载体感染细胞，构建了低表达p53的U2OS、MCF7、NHF细胞系。我们分别用电离辐射、多柔比星和双氧水处理细胞，发现在对照细胞中这些刺激均能诱导CXCR2 mRNA水平的上调，但在p53低表达的细胞中这些刺激不能诱导CXCR2的上调。此外，野生型小鼠的耳朵成纤维细胞中CXCR2的表达可被电离辐射诱导上调，但p53 KO小鼠的耳朵成纤维细胞中CXCR2的表达则无法被电离辐射所上调。这些结果进一步证明了DNA损伤诱导的CXCR2的上调依赖于p53的激活。　　我们在CXCR2启动子区域距离转录起始点-80至-60bp的区域发现了一个的p53反应元件，并且这个p53反应元件与经典的p53反应元件只有2个碱基的差异，具有较高的保守型。为了验证这段序列是否在p53依赖的CXCR2的上调过程中发挥作用，我们构建了包含该反应元件的CXCR2的荧光素酶报告基因CXCR2-LUC-1412和不包含该反应元件的CXCR2的荧光素酶报告基因CXCR2-LUC-958。我们发现在U2OS细胞中，电离辐射和Nutlin-3的刺激都能够上调CXCR2-LUC-1412的活性，但不能上调CXCR2-LUC-958的活性，并且在Saos-2细胞和p53低表达的细胞中电离辐射和Nutlin-3的刺激也不能上调CXCR2-LUC-1412的活性。我们还构建了该p53反应元件的点突变报告基因，发现Nutlin-3的刺激能够诱导野生型CXCR2报告基因活性的上调但不能诱导突变型CXCR2报告基因的上调。我们还通过染色质免疫共沉淀(ChIP)的手段证实了p53蛋白与该元件的直接结合。这些结果表明，p53能够直接激活CXCR2的转录，CXCR2是一个新的p53靶基因。　　第四部分、CXCR2介导的细胞衰老依赖于p38MAPK的活性由于G蛋白偶联受体信号可激活p38MAPK，而p38MAPK是细胞衰老中一个重要蛋白，因此我们猜想CXCR2在下游可能激活了p38MAPK途径。首先我们利用p38MAPK的抑制剂及小干扰RNA证实了p38MAPK在电离辐射诱导的细胞衰老中起重要作用。随后，我们发现电离辐射后，p38MAPK的激活程度在第1-5d的时间段内随时间增加而提升。我们还发现CXCR2的抑制剂和小干扰RNA都能够有效的抑制电离辐射诱导的p38MAPK的活化。此外，过表达CXCR2能够激活p38MAPK，但p53的活性并没有变化。并且，我们还发现DNA损伤诱导的p38MAPK的激活依赖于p53的活性，这也与前面结果的推论一致。这些结果证实DNA损伤后，上调的CXCR2通过活化p38MAPK导致细胞衰老。