撰文：澳大利亞西澳大學(xué) 十四叔

專家審核：江蘇大學(xué)附屬醫(yī)院 李晶 教授

人類從未停止過(guò)針對(duì)“青春永駐”秘密的探索。根據(jù)CCTV2的報(bào)道，美國(guó)亞馬遜公司前首席執(zhí)行官杰夫·貝索斯投資抗衰初創(chuàng)企業(yè)奧托斯實(shí)驗(yàn)室公司。這家初創(chuàng)企業(yè)位于美國(guó)硅谷，聚焦能使細(xì)胞回春的技術(shù)，探究延年益壽的可能性。

近年來(lái)，主攻細(xì)胞“抗衰老”的研究相繼開展，并不斷有新的創(chuàng)新策略被提出。此前，《Multidisciplinary Digital Publishing Institute》期刊就總結(jié)了間充質(zhì)干細(xì)胞與抗衰策略及未來(lái)的挑戰(zhàn)，提到間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）參與組織信號(hào)的大量工作，包括增殖、抗炎、抗氧化應(yīng)激、促血管生成、抗腫瘤、抗纖維化和抗微生物等作用，最終起到幫助維持組織穩(wěn)態(tài)【1】。

目前科學(xué)界已經(jīng)提出了三種基于MSC的抗衰策略——消除衰老細(xì)胞、MSC再生或替換衰老的MSC。在這篇綜述中，研究者提出了第四種策略——干細(xì)胞細(xì)胞間信號(hào)的外源性恢復(fù)（ERISSC）。

衰老及其機(jī)制

衰老是一個(gè)復(fù)雜的生理學(xué)、心理學(xué)和社會(huì)學(xué)的過(guò)程，由生理穩(wěn)態(tài)的破壞引起。提示衰老的標(biāo)志特征主要有：基因組不穩(wěn)定性、表觀遺傳改變、端粒磨損、代謝功能障礙、蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)喪失、線粒體功能障礙、干細(xì)胞耗竭、細(xì)胞衰老和細(xì)胞間通訊改變【2-3】。

目前，科學(xué)家關(guān)于衰老的假說(shuō)有多種。其中一種是復(fù)制性衰老。1961年，Hayflick和Moorhead證明發(fā)現(xiàn)正常培養(yǎng)的人類成纖維細(xì)胞在進(jìn)入不可逆的生長(zhǎng)停滯（稱為復(fù)制衰老）之前會(huì)表現(xiàn)出有限的細(xì)胞分裂能力。DNA復(fù)制時(shí)端?？s短，持續(xù)的端粒侵蝕可能導(dǎo)致不可逆的增殖停滯，即為復(fù)制性衰老。

另一種衰老的假說(shuō)與自噬功能相關(guān)。自噬功能效率隨年齡增長(zhǎng)而減低。自噬通過(guò)清除細(xì)胞損傷成分來(lái)防止與年齡相關(guān)的細(xì)胞損傷，維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)的重要生理過(guò)程。

此外，組蛋白調(diào)控的表觀基因修飾，從而導(dǎo)致沉默基因，也被認(rèn)為與細(xì)胞衰老密切相關(guān)。

衰老發(fā)生的驅(qū)動(dòng)因素：

①　DNA損傷應(yīng)答（DNA damage response，DDR）

②　端?？s短和損傷（Telomere shortening and damage）

③　癌基因激活誘導(dǎo)衰老（Oncogene activation）

間充質(zhì)干細(xì)胞作為抗衰老策略的科學(xué)研究依據(jù)

目前已經(jīng)提出了三種基于MSC的抗衰策略：消除衰老細(xì)胞、MSC再生或替換衰老的MSC。這些策略包括使用溶血藥物、抗氧化劑和基因工程，或移植較年輕的MSC。

然而，這些策略可能存在長(zhǎng)期使用不同藥物或細(xì)胞治療藥物的不利影響的缺點(diǎn)。因此在這篇研究中，研究者提出了“干細(xì)胞細(xì)胞間信號(hào)的外源性恢復(fù)”（ERISSC）的新策略。

這一策略基于間充質(zhì)干細(xì)胞具有維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的生物學(xué)效應(yīng)，其分泌產(chǎn)物具有抗衰作用，這些可能成為間充質(zhì)干細(xì)胞成為抗衰老的新策略。

1) 消除衰老細(xì)胞

實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，抗衰藥物可以消除小鼠體內(nèi)的衰老細(xì)胞，緩解與年齡相關(guān)的疾病，例如肌肉減少、肺纖維化、代謝相關(guān)綜合征、骨質(zhì)疏松、心血管功能障礙、糖尿病和癡呆癥等。代表藥物BCL-2家族抑制劑（達(dá)沙替尼、槲皮素）在細(xì)胞程序性死亡的調(diào)控中具有核心作用。

2) 間充質(zhì)干細(xì)胞的活力逆轉(zhuǎn)

使間充質(zhì)干細(xì)胞恢復(fù)年輕化的方法可能基于抗氧化藥物、自噬調(diào)節(jié)、microRNA治療以及預(yù)處理修飾和基因修飾。

l 抗氧化劑，例如壞血酸、乳鐵蛋白、N-乙酰-L-半胱氨酸、高麗大薊葉提取物（Cirsium setidens）等可以通過(guò)減少RO生成來(lái)逆轉(zhuǎn)MSC衰老。

l 調(diào)節(jié)自噬水平，代表藥物雷帕霉素、褪黑素。

雷帕霉素作為一種自噬抑制劑，可以顯著下調(diào)衰老間充質(zhì)干細(xì)胞中衰老相關(guān)分泌表型（SASP），通過(guò)調(diào)節(jié)雷帕霉素靶點(diǎn)（mammalian target of rapamycin，mTOR）信號(hào)通路從而達(dá)到延緩衰老的效果。其中，mTOR信號(hào)通路在體內(nèi)調(diào)節(jié)基本細(xì)胞生理代謝，如能量、營(yíng)養(yǎng)和壓力狀態(tài)，可以稱為是細(xì)胞代謝的“主要開關(guān)”。

褪黑素可以通過(guò)上調(diào)熱休克蛋白HSPA1L增加了衰老MSC線粒體中的抗氧化酶活性，從而逆轉(zhuǎn)間充質(zhì)干細(xì)胞衰老。

基因工程是另一種用于減緩MSC老化的策略，其中已有許多分子被確定為潛在的目標(biāo)。例如，Simonsen,J.L提出異位表達(dá)的端粒酶逆轉(zhuǎn)錄在廢除衰老MSC中起到重要作用。例如，Eb-B2受體酪氨酸激酶4(ERBB4)在老年人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞中的引入可挽救其衰老特性，并重新賦予其抗氧化應(yīng)激能力。過(guò)表達(dá)巨噬細(xì)胞移動(dòng)抑制因子（MIF）通過(guò)激活自噬使老化的MSC重新具有活力。

除此之外，針對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞作為抗衰基礎(chǔ)的體外研究表明，microRNA可以調(diào)節(jié)MSC的衰老。例如，MiR-1292通過(guò)Wnt/β-catenin信號(hào)通路調(diào)節(jié)衰老和骨形成。但仍需要大量針對(duì)MSC中幾個(gè)衰老相關(guān)的microRNA在體內(nèi)的抗衰機(jī)制的研究。

3) 替換衰老的間充質(zhì)干細(xì)胞

年齡對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞的質(zhì)量和壽命有很大的影響，來(lái)自青年供體的間充質(zhì)干細(xì)胞與老年供體的相比，具有更高的增殖能力和分化潛能。

最近研究表明，同種異體間充質(zhì)干細(xì)胞移植可降低老年患者血清TNF-α，而血清TNF-α被認(rèn)為是一種與年齡相關(guān)的慢性疾病相關(guān)的炎癥標(biāo)記物。在創(chuàng)傷性腦損傷模型中，發(fā)現(xiàn)年輕大鼠的間充質(zhì)干細(xì)胞移植后功能恢復(fù)明顯優(yōu)于老年大鼠的間充質(zhì)干細(xì)胞，這表明間充質(zhì)干細(xì)胞的神經(jīng)保護(hù)作用具有年齡依賴性。

除此之外，最近在擴(kuò)張型心肌病患者中的一項(xiàng)研究表明，心肌注射年輕的同種自體間充質(zhì)干細(xì)胞，改善他們的心臟功能。另一方面，在當(dāng)前的臨床研究中，MSC移植還可用于治療創(chuàng)傷性腦損傷、脊髓損傷、心血管疾病、中風(fēng)和肝臟疾病等疾病。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證這一猜想，研究者通過(guò)給予不同劑量的同種異體來(lái)源的MSC，在老年患者中進(jìn)行了兩項(xiàng)I期和II期臨床試驗(yàn)。在第一次臨床試驗(yàn)中，每組5名患者分別接受了2000萬(wàn)、1億和2億的間充質(zhì)干細(xì)胞靜脈注射。所有患者在3個(gè)月和6個(gè)月時(shí)的6分鐘步行距離增加，血清TNF-α水平下降。

在II期連續(xù)臨床試驗(yàn)中，30名老年虛弱患者被隨機(jī)分為接受1億個(gè)間充質(zhì)干細(xì)胞靜脈注射移植和2億個(gè)MSC細(xì)胞，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)治療組的免疫功均能得到改善。此外，這兩項(xiàng)試驗(yàn)證實(shí)，1億個(gè)細(xì)胞劑量?jī)?yōu)于2億個(gè)細(xì)胞劑量。一種可能的解釋與較高劑量對(duì)細(xì)胞滯留或細(xì)胞存活存在潛在的有害影響。根據(jù)這些初步臨床研究和即將進(jìn)行的III期臨床試驗(yàn)，我們可能得出結(jié)論——MSC移植可能是一種治療衰老的創(chuàng)新療法。

MSC分泌物衍生產(chǎn)品：衰老虛弱治療的新方案

基于MSC通過(guò)細(xì)胞間信號(hào)“星系”的分泌有助于維持組織穩(wěn)態(tài)的假設(shè)，研究人員提出了“干細(xì)胞細(xì)胞間信號(hào)的外源性恢復(fù)”（ERISSC）的新抗衰策略（如圖）。這種新策略可以通過(guò)使用MSC分泌衍生產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)，而衍生品可以通過(guò)這些多功能細(xì)胞的體外培養(yǎng)來(lái)獲得。

最新數(shù)據(jù)表明，MSC的大多數(shù)效應(yīng)是由于分泌旁分泌因子，如生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子和EVs，這些因子具有再生、抗炎、血管生成、抗凋亡、抗氧化應(yīng)等作用。這使得MSC分泌體成為一種用于惡性衰老進(jìn)行性發(fā)展后恢復(fù)生理組織穩(wěn)態(tài)的理想治療方案。

1) 間充質(zhì)干細(xì)胞條件培養(yǎng)基（MSC-CM）：初步報(bào)告顯示MSC分泌物衍生產(chǎn)品（如CM或EV）在衰老相關(guān)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭腥〉靡欢ǖ墓π?。?jù)報(bào)道，來(lái)自人胎兒間充質(zhì)干細(xì)胞的條件培養(yǎng)基顯著降低了SA-βGal的表達(dá)，并降低氧化應(yīng)激，改善了成年間充質(zhì)干細(xì)胞的復(fù)制性衰老，增強(qiáng)了其細(xì)胞增殖和分化潛能。類似的方法表明，來(lái)源于間充質(zhì)干細(xì)胞條件培養(yǎng)基可調(diào)節(jié)IL1β處理的OA軟骨細(xì)胞的衰老特征，減少了肌動(dòng)蛋白應(yīng)力纖維的數(shù)量和γH2AX病灶的積聚，并降低了氧化應(yīng)激。在最近的一項(xiàng)研究中，在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，胎兒真皮間充質(zhì)干細(xì)胞條件培養(yǎng)基提高了抗成人真皮成纖維細(xì)胞的抗衰老作用。

2) 間充質(zhì)干細(xì)胞外囊泡（MSC-EVS）:有數(shù)據(jù)表明，這些來(lái)自健康供體的囊泡降低了從OA患者分離的成骨細(xì)胞中的SA-βGal活性和γH2AX活性，同時(shí)降低了氧化應(yīng)激和促炎細(xì)胞因子PGE2和IL6。來(lái)自年輕間充質(zhì)干細(xì)胞的外囊泡也減少了間充質(zhì)干細(xì)胞在第10-14代后的衰老特征。最近有報(bào)道稱年輕間充質(zhì)干細(xì)胞外囊泡，使衰老的內(nèi)皮祖細(xì)胞（EPCs）恢復(fù)活力。

小結(jié)：

隨著全球人口老齡化加劇，尋求創(chuàng)新解決方案的必要性將變得越來(lái)越重要。因此，以干細(xì)胞為核心的再生醫(yī)學(xué)在對(duì)抗身體衰老和認(rèn)知能力下降的斗爭(zhēng)中將發(fā)揮核心作用。比如這篇綜述總結(jié)的間充質(zhì)干細(xì)胞四大抗衰老研究策略，給人類開發(fā)創(chuàng)新療法帶來(lái)了新思路。盡管干細(xì)胞和衰老在許多科幻電影中有所體現(xiàn)，但科學(xué)研究仍處于早期。相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，干細(xì)胞對(duì)于延緩衰老的研究將從熒幕搬至現(xiàn)實(shí)。

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