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央视科普人体衰老的秘密!刚出生时你拥有60亿个干细胞,50岁时你只有3亿个了……

央视科普人体衰老的秘密!刚出生时你拥有60亿个干细胞,50岁时你只有3亿个了……

来源:博雅

日期: 2024.12.10

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引言


生命之初,人体约3万亿体细胞,干细胞多达60亿, 25岁时,体细胞扩至60万亿,干细胞却只剩约10亿,至50岁,体细胞数量维稳,干细胞却仅约3亿,衰老加剧,器官功能衰退。干细胞数量的递减,仿若生命的倒计时,奏响衰老的乐章。


本文根据最新文献,为大家科普干细胞衰老的详细机制和衰老后所引起的变化,并且汇总如何科学家们如何从干细胞的角度来探索恢复活力、延缓老化,甚至逆转衰老的方法。

近期,央视科教频套播出的《探秘衰老的秘密》,其中关于干细胞的数据让我们深刻意识到干细胞在生命进程中的关键意义。

“人在刚出生时,人体体细胞数有3万亿左右。其中干细胞约有60亿,这是一生中干细胞数量最多的时候,也是生长最快的时候。

随着年龄的增长,干细胞数量开始下降。到25岁时,人体的体细胞数已经达到60万亿左右,而干细胞数量仅有约10亿,人体停止生长,开始逐渐衰老。

到50岁时,体细胞数依旧是60万亿左右,但是干细胞数量仅剩下约3亿。人体衰老加速。各器官功能下降。”

——央视科教


随着年龄增长,我们的身体开始经历一系列变化:从皮肤弹性下降到关节僵硬,再到免疫力减弱。这背后的一个重要原因,是干细胞,尤其是间充质干细胞(MSCs)功能的逐渐下降。


作为修复与再生的“幕后功臣”,MSCs在组织修复、免疫调节和抗炎反应中起着关键作用。


随着年龄增长,除了MSCs数量减少,其功能也在“老去”。


那么,MSCs功能的衰退对健康有何影响?科学家们又发现了哪些方法能够延缓或逆转这种变化?


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近日,一篇发表于国际期刊《Current Stem Cell Research & Therapy》[1]的综述讨论了MSCs衰老的详细机制和衰老后所引起的变化的最新研究进展。此外,文章还阐明了监测和逆转MSCs衰老的策略。


间充质干细胞:人体修复的“工程师”


MSCs是存在于多种组织(如骨髓、脂肪、脐带、胎盘等)中的多能干细胞,具有分化成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞等多种细胞类型的能力,同时还能通过分泌细胞因子调节免疫和促进组织修复。


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图片来自文献[2]

MSCs的核心功能包括:


组织再生:修复受损的骨骼、肌肉、软骨等组织。


免疫调节:抑制过度的免疫反应,减轻炎症。


抗氧化:减少细胞因氧化应激引起的损伤[2]


衰老对MSCs功能的影响


然而,MSCs并非“永葆青春”。随着年龄增长,其数量减少、质量下降,直接影响到我们的健康。研究表明,MSCs在衰老过程中会经历以下功能性衰退 [1]


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1. 增殖能力下降


年轻时,MSCs能快速分裂、增殖,用于修复损伤。然而,随着年龄增长,MSCs逐渐进入细胞衰老状态,分裂速度减慢,甚至停止繁殖。这导致组织再生能力下降,如骨质疏松和关节退化等疾病的发生。


2. 分化潜能减弱


MSCs的多能性会随年龄减弱,表现为骨细胞、软骨细胞分化能力下降,而脂肪细胞分化能力增加。这种变化导致:骨质流失风险增加(骨质疏松);软骨修复能力降低(关节炎风险增高)。


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3. 免疫调节功能削弱


MSCs在调控免疫平衡中扮演“和平使者”的角色,防止过度免疫反应损害组织。但MSC功能衰退后,免疫系统容易失控,导致:炎症性疾病(如类风湿性关节炎、炎症性肠病);自身免疫疾病风险增加。


4. 抗氧化与抗炎能力减弱


MSCs能够清除体内过量的活性氧(ROS),保护细胞免受氧化应激。然而,老化的MSCs在氧化应激环境下容易受损,自身功能进一步下降。这种恶性循环会加速慢性炎症(“炎症性衰老”)、心血管疾病、神经退行性疾病等老年病的发生。


MSCs功能下降如何影响人体健康?


MSCs功能的退化与多种衰老相关疾病密切相关,包括:


骨骼系统疾病:骨质疏松、骨折愈合延迟。


关节退化:软骨修复能力减弱,增加骨关节炎风险。


免疫系统失调:老年性炎症、自身免疫疾病发病率升高。


组织修复障碍:伤口愈合速度减慢,组织损伤后恢复能力降低。


神经退行性疾病:如阿尔茨海默病、帕金森病,可能与MSCs调控神经微环境能力的减弱有关。


MSCs功能的下降不仅影响身体健康,也会对生活质量造成巨大冲击。因此,如何延缓或逆转MSCs的衰老,成为当前医学研究的热点之一。


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图片来自文献[1]

盘点通过MSCs来抗衰老的新方法


尽管MSCs的功能会随年龄衰退,但科学家们正在探索多种方法来恢复其活力、延缓老化,甚至逆转衰老。


1. 优化MSCs来源:选择“年轻化”干细胞


研究发现,不同来源的MSCs在抗衰老能力上存在差异。例如:


胎盘、脐带来源的MSCs:这些“年轻”的MSCs具备更强的增殖和分化能力,因而成为再生医学的重要资源。


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脂肪来源的MSCs:由于脂肪组织获取便捷且创伤小,也被应用于抗衰老治疗中[4]


2. 基因编辑技术:逆转MSCs衰老


通过基因编辑工具(如CRISPR-Cas9),科学家可以精准调控与衰老相关的基因,恢复MSCs的功能。例如:


激活端粒酶基因,延长细胞寿命。


抑制衰老相关基因(如p53、p16),恢复MSCs增殖能力。


3. 外泌体疗法:利用MSCs的“信使功能”


MSCs分泌的外泌体(Exosomes)包含多种活性因子,能够传递抗炎和促修复信号。研究显示,即使MSCs本身功能下降,其外泌体仍具备显著的治疗潜力,可用于抗衰老和组织修复[3]

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4. 药物干预:增强MSCs功能


科学家正在研究多种药物,通过调控MSCs的代谢途径或微环境,增强其抗衰老能力:


NAD+补充剂:促进线粒体功能,延缓MSCs衰老。


抗氧化剂:减少氧化应激对MSCs的损伤。


mTOR抑制剂:如雷帕霉素,通过调控自噬途径延长MSCs寿命。


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5. 体外扩增与优化培养:


通过改进MSCs的体外培养条件(如低氧环境、三维培养),可以延缓细胞衰老、提高其功能性。这些优化的MSCs被重新注入人体后,可更好地发挥修复作用[1]


小结

间充质干细胞功能的下降是人体衰老的重要因素,但科学的不断进步正为这一问题带来解决方案。从优化间充质干细胞来源到基因编辑、外泌体疗法,多种策略正在打开衰老治疗的新局面。这些策略不仅为衰老的治疗开辟了新路径,更为人类的健康与长寿梦想插上了细胞科技的翅膀。未来,随着间充质干细胞技术的不断突破,我们或许能更加自信地面对岁月的挑战,让生命的每一刻都充满无限可能。

[1]Rasouli M, Naeimzadeh Y, Hashemi N, Hosseinzadeh S. Age-Related Alterations in Mesenchymal Stem Cell Function: Understanding Mechanisms and Seeking Opportunities to Bypass the Cellular Aging. Curr Stem Cell Res Ther. 2024;19(1):15-32. doi: 10.2174/1574888X18666230113144016. PMID: 36642876.

[2] Zhidu S, Ying T, Rui J, Chao Z. Translational potential of mesenchymal stem cells in regenerative therapies for human diseases: challenges and opportunities. Stem Cell Res Ther. 2024 Aug 26;15(1):266. doi: 10.1186/s13287-024-03885-z. PMID: 39183341; PMCID: PMC11346273.

[3] Sanghani A, Andriesei P, Kafetzis KN, Tagalakis AD, Yu-Wai-Man C. Advances in exosome therapies in ophthalmology-From bench to clinical trial. Acta Ophthalmol. 2022 May;100(3):243-252. doi: 10.1111/aos.14932. Epub 2021 Jun 11. PMID: 34114746.

[4]Shah K, Shah N, Ghassemi F, Ly C, George T, Lutz C, Sumer H. Alloreactivity of Allogeneic Mesenchymal Stem/Stromal Cells and Other Cellular Therapies: A Concise Review. Stem Cells Int. 2022 Mar 9;2022:9589600. doi: 10.1155/2022/9589600. PMID: 35308830; PMCID: PMC8926542.

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