根据我国《老年医学与保健》杂志上发布的《中国衰老与抗衰老专家共识(2019年)》[1],成体干细胞的衰老乃至耗竭是组织器官衰老和老年性疾病的重要诱因。通过输注细胞或活性因子,有可能减轻衰老的危害,改善中老年人健康,是一类科学抗衰老的策略。
抗衰老是永恒的话题。近年来,全球知名企业家、科学家等纷纷将抗衰老的焦点聚焦在细胞上。比如,今年ChatGPT创始人SamAltman押注细胞抗衰赛道,美国亚马逊公司前首席执行官杰夫·贝索斯投资抗衰初创企业奥托斯实验室公司。这家初创企业位于美国硅谷,聚焦能使细胞回春的技术,探究延年益寿的可能性。
基于细胞的技术,已经成为了抗衰老的最有吸引力的前沿。同时,基于细胞及其活性因子的抗衰老方式也得到了国内外专家的认可。
例如,我国《协和医学杂志》发布的《间充质干细胞在整形美容领域的应用》提到[2],“随着组织干细胞的老化与流失,可能导致许多衰老相关疾病。补充外源性干细胞是抗衰老的有效方法。”
干细胞相关的修复作用随年龄增长而受损
干细胞通过其再生能力,在个体的一生中维持组织的稳态。干细胞自我更新和分化之间的平衡对组织稳态至关重要。
干细胞相关的组织修复机制随着年龄的增长而受损[3]。干细胞功能随着年龄的增长而下降,这发生在多个层面,包括自我更新和分化潜力,导致所有组织和器官的再生能力下降。
图片来自文献[3]
许多折磨老年人的病理生理状况,如贫血、肌肉减少症和骨质疏松症,表明细胞损失和更新之间的不平衡。随着年龄的增长,组织的稳态维持和再生潜力减弱,这一事实暗示了干细胞在衰老过程中的核心作用。
然而,衰老在多大程度上是由干细胞功能障碍引起的,或者反映了组织和器官更全身性的退化,在不同的组织及其常驻干细胞之间可能存在很大差异。
近年来,使衰老的干细胞变年轻,或者替换衰老干细胞成为了抗衰老的焦点。比如,科学研究尝试基于抗氧化药物、自噬调节、microRNA治疗以及预处理修饰和基因修饰等方法来使间充质干细胞恢复年轻化。
补充细胞具有改善老年健康和治疗疾病的作用
随着全球老年人数量的快速增长,衰弱已成为老年人群主要的公共卫生问题。老化衰弱症(aging frailty)是一种随着年龄增长而症状增加的综合征,主要特征为身体和免疫功能下降,与炎症和干细胞功能障碍有关。
根据frontiers in Nutrition杂志发表了的观点[4]。作者提出:老化衰弱是可以治疗的,老化衰弱和慢性炎症之间的联系提供了一个潜在的治疗靶点,可以通过细胞治疗来解决。
科学试验已经发现,老化衰弱患者注射干细胞后,许多症状得到了改善,炎症标志物水平也有所下降。在一项随机、双盲、安慰剂对照临床试验,36名平均年龄为76岁的老化衰弱症接受异基因间充质干细胞静脉注射后,衰弱症典型特征出现了显著的改善。并且整个过程没有发生不良反应事件[5]。
在这则临床研究案例中,补充间充质干细胞改善了老化衰弱症患者的症状。该研究结果也可以作为“补充细胞及活性因子具有改善中老年健康、治疗疾病的作用”这一理论的一个成功研究案例。
干细胞移植作为补充再生细胞的一种有效方法,被广泛应用于衰老相关性疾病或慢性病的治疗研究中,包括骨髓衰竭、肌肉萎缩症、糖尿病和神经系统疾病、心血管疾病等。
在治疗衰老相关疾病领域,补充细胞来治疗疾病已经得到应用和广泛研究。老年痴呆(AD)是由于大脑进行性的退化,而导致的记忆力减退、认知功能损害等变化。2018年,治疗老年痴呆的间充质干细胞药物AstroStem获批在日本福冈三一诊所(TrinityClinic Fukuoka)商业化使用。开启了间充质干细胞帮助老年人“健康老去”的新征程。
干细胞外泌体:再生医学的新风口
干细胞,尤其是间充质干细胞分泌大量的生物活性因子,包括细胞外囊泡和外泌体。国内学者在《中华整形外科杂志》发文表示[6],“干细胞来的外泌体作为无细胞治疗的替代方法,在抗皮肤老化中起着重要的作用”。
外泌体是纳米级大小的囊泡,参与遗传物质运输和细胞间通讯,还可以改变其他细胞的功能,例如外泌体所含脂质成分如S1P、C1P可抑制细胞凋亡和刺激血管新生。外泌体参与抑制炎症,损伤组织修复,调节免疫系统,调节细胞间活动等,还可以促进各种细胞系的凋亡、抑制细胞增殖、抑制肿瘤生长等。
研究人员提取并纯化了间充质干细胞外泌体,与衰老的干细胞在同一培养皿进行培养,发现干细胞外泌体可以有效激活原本衰老的干细胞的生长[7]。这主要是因为干细胞外泌体中有着很高含量的PRDX1和PRDX2。作为一种主要位于细胞内具有氧化还原功能的抗氧化酶,它们可以有效减少衰老细胞内活性氧ROS水平,降低氧化应激对细胞的损伤并减少细胞的衰老程度。
人类干细胞外泌体有效善了衰老干细胞的生长 图源文献7
一些研究发现直接注射间充质干细胞衍生的外泌体(MSC-Ex)可以促进成纤维细胞和血管生成,起到促进伤口愈合的作用。而在组织层面,间充质干细胞衍生的外泌体可通过旁分泌作用起到促进组织再生的作用,包括肝脏,肾脏,心血管和皮肤再生。
通过输注干细胞外泌体来治疗疾病的案例也有报道。根据《Journal of cellular and molecular medicine》上报道的案例,一名常规治疗无效的39岁移植物抗宿主病患者在经过胎盘来源间充质干细胞外泌体治疗后,皮肤色素沉着有效缓解,皮肤硬化和干燥也得到明显改善,创面愈合加快[8]。(案例实锤!胎盘干细胞远比我们想象的强大,它的分泌物也可以成为“救命稻草”)
近年来,干细胞外泌体在再生医学领域的应用不断取得新成果,涉及疾病领域包括伤口愈合、脑损伤、肝病、心血管疾病、骨再生、新冠肺炎等问。由此,干细胞外泌体正逐渐成为再生医疗领域的“新武器”,打开更多疾病治疗的新大门。
衰老常常意味着成体干细胞的减少,干细胞功能的失衡,如果通过干细胞移植的手段重新恢复成体干细胞的活力,这或是抵抗衰老最有前景的手段。近年来,以干细胞为核心的在再生医学的发展,大大促进了人类探索抗衰老的步伐。同时,基于干细胞及其衍生物的技术,在衰老相关的疾病治疗领域展现出了巨大的临床应用前景,为解决衰老相关疾病的临床困境提供了新思路。
然而,人类利用干细胞抗击衰老的研究仍处于初期,未来,还需要加强规范化管理,开展更大规模的研究,推动干细胞在这一领域的转化落地。
参考文献:
[1] [1]中国老年学和老年医学学会抗衰老分会.中国衰老与抗衰老专家共识(2019年)[J].[2023-06-30].
[2]李竹君, 王晨羽, 龙笑. 间充质干细胞在整形美容领域的应用[J]. 协和医学杂志, 2022, 13(3):7.
[3] Meiliana A, Dewi N M, Wijaya A. In Search for Anti-Aging Strategy: Can We Rejuvenate Our Aging Stem Cells?[J]. The Indonesian Biomedical Journal, 2015, 7(2): 57-72.
[4] Schulman I H, Balkan W, Hare J M. Mesenchymal stem cell therapy for aging frailty[J]. Frontiers in Nutrition, 2018, 5: 108.
[5] Allogeneic mesenchymal stem cells ameliorate aging frailty: A Phase II randomized, double-blind, placebo-controlled clinical trial
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28977399/
[6]吴金燕, 刘建兰, 朱敏,等. 干细胞外泌体在抗皮肤老化中作用的研究进展[J]. 中华整形外科杂志 2020年36卷8期, 928-932页,
[7]https://academic.oup.com/stmcls/article/37/6/779/6409063
[8] Norooznezhad AH, Yarani R, Payandeh M, et al. Human placental mesenchymal stromal cell-derived exosome-enriched extracellular vesicles for chronic cutaneous graft-versus-host disease: A case report. J Cell Mol Med. 2022;26(2):588-592.
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