什么是干细胞? 干细胞是一种可以分裂为您身体各部位的多功能的原始细胞

干细胞与抗衰老知识讲解

作者: 40℃ 0评论

本文作者:中科院上海生命科学研究院的Snowy博士,研究方向是干细胞的分化、调控及应用。干细胞在衰老过程中扮演什么角色?随着年龄的增长,人体逐渐走向衰老。宏观上,身体各项机能会不可逆衰退,如记忆力下降、反应迟钝、激素分泌异常等退行性变化,对细菌病毒等的防御能力逐渐减退,容易出现高血

  干细胞与抗衰老知识讲解

       干细胞在衰老过程中扮演什么角色?

  随着年龄的增长,人体逐渐走向衰老。宏观上,身体各项机能会不可逆衰退,如记忆力下降、反应迟钝、激素分泌异常等退行性变化,对细菌病毒等的防御能力逐渐减退,容易出现高血压、高血糖、高血脂、脑功能减退等各种疾病。

  微观上,各个组织器官内可以分化为功能细胞的原始细胞,即干细胞逐渐减少,无法满足机体需要,分化产生的新细胞无法完全替代和修复损伤或衰老的细胞。因此,干细胞减少是机体产生衰老表象的根本原因,如何增加体内的干细胞数量以延缓衰老也是目前备受关注的问题。

干细胞与抗衰老知识讲解

  那么什么是干细胞

  干细胞是体内可以自我更新复制,也可以分化产生其他终末分化细胞(功能细胞,如神经细胞、胰岛细胞、肝细胞、肌肉细胞等)的一类未分化(胚胎干细胞)或分化状态较低(成体干细胞)的原始细胞。

  正常状态下,干细胞处于休眠状态,但在机体损伤或衰老等条件刺激下,干细胞被损伤因子激活,分化产生功能细胞,以替换损伤或衰老的细胞,进而使机体组织器官的再生和衰老维持一个动态平衡。

  机体成长时期,干细胞的再生能力强于组织器官的衰退,衰老被抑制;随着年龄的增长,干细胞逐渐减少(如造血干细胞,随着年龄的增长,其造血能力逐渐降低),其再生能力弱于组织器官的衰退,机体表现出衰老体征。

  干细胞如何抗衰老?

  那么干细胞到底如何抗衰老呢?

  上文我们提到干细胞可以分化为终末功能细胞,替代、补充、修复损伤或衰老的细胞;

  干细胞可以分泌一些细胞因子,如表皮生长因子(促进组织纤维和胶原蛋白的合成,强化纤维结构,改善细胞代谢,延缓皮肤衰老)、血管内皮生长因子(促进血管生成,丰富血管网络,改善组织器官和肌肤营养状态)、神经细胞生长因子(促进中枢及周围神经元的发育、分化、生长、再生及功能特性的表达)、成纤维细胞因子(大大提高细胞的增殖能力)等;

  干细胞还可以分泌细胞外膜泡,如外泌体等,外泌体中含有大量的蛋白因子及非编码RNA,也可以促进机体各个组织器官修复,延缓衰老。

  选读:什么是外泌体?外泌体(exosome)是机体细胞分泌的30-150nm的小膜泡,首次发现于1980年,最初被认为是细胞排泄废物的一种方式。大量研究表明,外泌体里含有很多蛋白因子和非编码RNA,进而调节细胞的功能。外泌体的成分随分泌细胞类型而异,其功能也有差异。例如,人胚胎干细胞分泌的外泌体可以延缓血管内皮细胞的衰老,促进其增殖、迁移、形成血管 [1]。

  什么是干细胞疗法?

  前面提到干细胞减少是机体衰老的根本原因,干细胞的确可以通过多方面的功能抗击衰老,因而科学家们提出通过向机体回输自体来源的干细胞来促进损伤修复、组织再生和抗击衰老,即干细胞疗法。

  目前可用于干细胞疗法的细胞有胚胎干细胞/诱导多能性干细胞,成体干细胞,如脂肪干细胞、脐带血源的间充质干细胞、骨髓间充质干细胞等。

  胚胎干细胞/诱导多能干细胞

  胚胎干细胞(Embryonic stem cells, ESCs/ES)是从早期胚胎或原始性腺中分离得到的一类细胞,在体外可以自我复制更新,在体外或体内均可以分化为几乎所有类型的细胞。虽然最初以为,ESCs是干细胞疗法最理想的细胞来源,但ESCs不易获得,且存在一些伦理学问题,异体间具有一定的免疫原性,进入体内易形成畸胎瘤。这些属性大大降低了ESCs用于干细胞疗法的可能。

  诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPS/iPSCs)是于2006年由日本的两位科学家Kazutoshi Takahashi和Shinya Yamanaka报道,将4个转录因子(Oct4, Sox2, Klf4 和c-Myc)转入终末分化的成纤维细胞,使其重编程为类似ESCs的一类细胞类型。Shinya Yamanaka最终因此而获得2012年诺贝尔奖。

  iPS来源于自体的细胞,虽然用于移植治疗的时候,不易引起免疫排斥,也不难获得,但也会形成畸胎瘤,因此也不可直接用于干细胞疗法。

  成体干细胞是存在于已分化组织内的未分化细胞,特定条件下可以自我更新和分化,但分化能力弱于ESC和iPS,仅可分化为特定组织类型的细胞。如神经干细胞在体内仅可分化为神经谱系的细胞,但不能分化为胰岛细胞或心脏细胞等。

  脂肪干细胞(Adipose-derived stromal cells, ADSC/ASC),可以从脂肪组织内分离得到,虽然分化能力受限,但可以分泌大量细胞因子(cytokines),如SCF、SDF-1、G-CSF和IL-6,与造血干细胞(hematopoietic stem cell,HSC)细胞膜上的受体结合,促进HSC的自我更新和分化;ASC还可以通过一些信号通路的配体调节细胞外基质(extracellular matrix,ECM),为HSC的增殖和自我更新提供良好的环境;此外,ASC也可以分泌细胞外膜泡(extracellular vesicles,EVs),内含大量的脂质、蛋白和RNA,如miRNA33(microRNA,mRNA)和miRNA145,调控HSC的细胞周期、凋亡和衰老[2]。

  脂肪干细胞对造血干细胞(hematopoietic stem cell, HSC)的自我更新和分化的调控[2]

  间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSC)是存在于机体几乎所有器官,在体内外可以自我复制更新,具有分化为脂肪、骨、软骨、肌肉、肌腱、韧带、神经、肝、心肌、内皮等多种类型细胞潜能的一类细胞。

  MSC还具有造血支持和免疫调控等功能,是一个非常理想的可用于干细胞疗法的种子细胞。MSC除具有多向分化潜能外,还可以不断分泌细胞因子、生长因子和免疫调节因子等,直接激活全身组织器官内的干细胞,促进其自我更新和分化,提高机体修复和再生能力,进而改善疾病状态、修复损伤和延缓衰老[3]。

  临床上用于干细胞疗法的MSC多来源于自体骨髓或脐带血, 骨髓来源的干细胞虽然具有较好的抗击衰老能力,但取材不便,而脐带血来源的MSC取材较早,较其他MSC具有更好的分化能力,非常适合用于衰老、心血管疾病、神经退行性疾病等的治疗。目前,多个国家已着手建立脐带血干细胞库,以预防成长过程可能患的重大疾病,就如同公民在刚出生时便为自己的健康买了“终身保险”。

  小结

  作为转化医学应用的一个重要分支,干细胞疗法虽具备一定潜力,但目前,并非所有的临床研究均取得预期的效果,干细胞行业属于新兴产业,需要规范管理,确保其来源、制备、存储、多能性评估等过程的安全性,因此,干细胞疗法还有很长的路要走,我们仍需冷静理智对待。

免责声明: 此文章仅代表作者观点,不代表本站观点或立场
版权声明: 此文章若侵犯了您的权益,请联系我们处理
本文地址:http://www.cellsstore.cn/shuai/158.html