隨著年齡的增長，肺纖維化越來越多，並與急性肺損傷或感染的不良預後相關。然而，驅動這種促纖維化進化的分子程序尚不清楚。在這裏，作者分析了來自健康人類捐贈者的整個生命周期的遠端肺樣本。大體積RNAseq的基因表達譜顯示，隨著年齡的增長，細胞衰老和促纖維化途徑激活都在增加。端粒長度的定量顯示，端粒長度隨著年齡的增長而逐漸縮短，這與DNA損傷灶和細胞衰老有關。

RNAseq 數據的細胞類型去卷積分析表明，隨著年齡的增長，肺上皮細胞逐漸減少，成纖維細胞比例增加。與這種促纖維化特征一致，老年肺的二次諧波成像顯示間質膠原密度增加以及肺泡擴張和表麵活性劑分泌減少。在這項工作中，作者揭示了正常肺衰老中纖維化和相關功能損害的轉錄和結構特征。

隨著年齡的增長，肺活量和彈性的下降和對疾病的易感性增加與急性和慢性肺病的病理生物學和分子機製有關，而慢性肺病的發病率大多隨年齡的增長而增加。因此，針對呼吸老化的治療或預防將需要了解肺特定的老化分子程序。已經進行了許多關於肺衰老的轉錄組研究，包括小鼠研究和一個比較中老年人肺的轉錄組數據集。然而，成人範圍內的轉錄組分析以及伴隨的結構和功能分析尚不可用。

在這項工作中，為了描述年齡對肺分子自然史的影響，作者收集了未用於臨床移植的人類死亡供體肺進行多模態分析，包括基因表達譜、端粒長度定量、肺膠原蛋白成像以及肺泡動力學。轉錄組分析顯示衰老和促纖維化途徑以及細胞進化的增加，包括纖維母細胞比例的增加和上皮細胞的減少。影像學證實了纖維變性，間質膠原增加，肺泡膨脹和表麵活性劑分泌受損。總之，這些發現為人類肺隨著年齡的增長而纖維化的進化提供了一個分子藍圖。

在 6 年的時間裏，作者前瞻性地收集了 86 個人類死亡供體肺，作為肺老化隊列 (LAC) 的一部分。 肺的年齡分布在 16 至 76 歲之間。供體未發現任何潛在肺部疾病。從遠端肺部采集組織樣本，並在接收時用液氮冷凍。在cDNA文庫製備後，從這些樣本中提取RNA，用於基於illumina的測序。唯一映射讀數的數量從 1910 萬到 4270 萬不等，每個樣本平均有 2530 萬個讀數。

使用控製性別和吸煙狀態的廣義線性模型進行差異基因表達分析，發現在LAC中有22個基因作為連續變量與年齡顯著相關。為了驗證這一肺衰老基因特征，作者使用了來自300多個個體多個組織的基因型組織表達(GTEx)項目的公開數據。在GTEx肺樣本中，LAC基因標記也與年齡相關。有趣的是，在暴露於陽光的皮膚區域的老化中發現了肺老化基因特征的重疊，但在未暴露於陽光的皮膚、腎髒、肝髒或心髒中沒有發現。

考慮到細胞衰老與衰老的相關性，作者對樣本進行了細胞衰老標誌物和通路的調查。典型衰老標誌物p16 (CDKN2A)是衰老肺中表達最高的基因之一。為了進一步評估衰老重編程，作者詢問了一個共識的衰老基因標記是否在LAC中上調，該標記最近被我們定義為衰老肺上皮細胞和成纖維細胞的RNA-seq。在LAC和GTEx Lung數據集中，衰老基因標記的一致性隨年齡增加而增加。然後，作者對LAC中與衰老相關的基因進行了精巧路徑分析(IPA)，識別了在GTEx肺中被廣泛驗證的路徑。與細胞衰老一致的是，通過IPA和基因本體學分析，細胞增殖途徑被抑製，衰老肺部的上遊調控因子p16 (CDKN2A)和p21 (CDKN1A)都被激活。

細胞衰老與纖維化性肺病有關，部分原因是與衰老相關的分泌譜具有促纖維化作用。因此，作者認為細胞衰老也可能是與衰老相關的亞臨床間質纖維化或肺間質異常的基礎，這是一種最近在無症狀老年人的影像學研究中發現的現象。這些纖維化的影像學表現與纖維化的組織病理學特征相關，包括纖維母細胞灶和胸膜下分布。

然而，在衰老的肺中，分子和細胞程序對促纖維化的進化知之甚少。作者首先注意到，通過IPA，與間充質激活和纖維化相一致的通路(tgf - β通路介質和上皮-間充質過渡調節因子TWIST1)在老年肺中被激活。這些結果在GTEx肺數據集中得到了很大程度的證實，但在其他器官中卻不一致。此外，在LAC中，隨著年齡的增長，幾個上調最高的基因(圖1d)已經知道了促纖維化作用; 例如，RSPO4與肺纖維化患者的肺功能下降有關。

作者還利用從 Biocarta、Reactome、KEGG、Qiagen Pathway Central、NCI 和 HumanCYC 數據庫中提取的超過 3044 條人類分子通路進行了通路激活水平分析，比較了 LAC 和 GTEx 肺中最老和最年輕的五分之一，發現多重生長 與纖維化有關的因子途徑，如 PDGF、FGF、LPA 和 ephrin A，在衰老的肺中上調。