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我们为什么衰老:干细胞衰竭

干细胞衰竭,正如在衰老的标志,是与年龄有关的干细胞缺乏。这种特殊的特征直接导致了许多与衰老相关的身体问题,如虚弱和免疫系统减弱,是一种我们变老的九个原因

什么是干细胞?

正如我们的文章关于表观遗传的改变,虽然你身体中的每个细胞都有相同的遗传密码,但每个细胞中的DNA区域都是关闭或打开的,这让我们有了许多独特的细胞类型。虽然正常细胞不能很容易地改变它们的表观遗传环境,但干细胞有更大的自由度,在某些情况下,允许它们有效地转化为体内任何类型的细胞。

干细胞具有广泛的功能,包括改善组织功能、调节和健康[1]的有益信号,以及替换受损或丢失的红细胞[2]、白细胞[3]和实体组织[4]。

因为这些功能的重要性,减少干细胞活动,也称为干细胞疲惫,会导致许多疾病和一般问题,通过减少生产用来杀菌、杀毒等免疫抑制白细胞[5],肌肉萎缩,脆弱和疲软的骨头[6 - 7]。

是什么导致了干细胞衰竭?

随着年龄的增长,由于多种原因,我们的干细胞的活性会慢慢下降。例如,衰老细胞不断分泌促炎、免疫抑制化学物质的混合物,统称为衰老相关分泌表型(SASP),它会降低干细胞的活性,促进免疫衰老和组织再生的损失。

SASP是一种更广泛的发炎现象的一部分inflammaging,它的来源多种多样,会造成慢性低度炎症,破坏干细胞功能和组织修复。炎症是由衰老细胞、细胞碎片、交联、免疫衰老和年龄相关的变化引起的肠道微生物组

干细胞也不能免疫直接的损伤和破坏:例如,端粒缩短会导致干细胞失去[8]功能并变成衰老虽然有许多质量控制机制,但它们的DNA可以慢慢地变异到了导致衰老或癌症的地步。

因此,尽管干细胞池可以自我再生,但随着时间的推移,其质量和速度会降低,最终导致慢性疾病。

难道没有关于来自胚胎的干细胞的争议吗?

在干细胞研究的早期,最通用的干细胞是从早期胚胎中收集的。然而,在过去的十年里发生了很多变化,我们已经找到了将成年细胞转化为干细胞并重新注入体内的方法。我们称这些重编程成体干细胞为诱导多能干细胞[11]。

诱导多能干细胞最初是由山中伸弥(Shinya Yamanaka)发明的,他后来因发现了一组影响普通细胞变成干细胞的信号化学物质而获得了诺贝尔奖。这些化学物质后来被称为山中因子,它们似乎还能逆转另一个导致衰老的原因,表观遗传变化,某种程度上是[12]

由于诱导多能干细胞的广泛应用,新的干细胞疗法不需要使用胚胎细胞;因此,不再有任何相关的伦理问题围绕它们的使用。

我们如何修复干细胞衰竭?

干细胞研究也许是老化领域研究主题的最主要主流,它吸引了大量资金。一般来说,干细胞研究在过去十年中取得了迅速的进展,并且是一个良好的再生医学领域。已经有多种临床用途的干细胞疗法,而且许多其他人目前正在临床试验中。其中一些试图取代我们目前的干细胞隔间,其他人试图修复已经存在的细胞。此外,已显示NAD +疗法对抗干细胞衰老[13]。

最后,去除衰老细胞及其分泌的SASP也可能对干细胞功能有潜在的积极影响;移除一些炎症源可能会减轻炎症的整体负担,并可能减少干细胞抑制。

结论

干细胞在组织修复、免疫功能、血液生产和许多其他重要功能中都很重要。在目前正常的人的一生中,它们的质量会随着损伤的积累而下降,就像在其他老化特征中看到的那样,最终,干细胞库会耗尽。

虽然干细胞的研究以前有争议,但现在已经不再需要胚胎组织了。干细胞是一个令人兴奋和广泛的研究领域,在这个领域的大量活动目前正在进行。

文学

[1] Madrigal, M., Rao, K. S, & Riordan, N. H.(2014)。间充质干细胞分泌的治疗作用及不同培养方法诱导分泌修饰的研究进展。转化医学杂志,12(1),260。

[2]哈坦格迪,S. M.,王平,张,L., Flygare, J., & Lodish, H. F.(2011)。从干细胞到红细胞:通过多种蛋白质、rna和染色质修饰在多个水平上调节红细胞生成。血,血- 2011。

近藤,M.(2010)。多能造血祖细胞的淋巴系和髓系承诺。免疫学综述,238(1),37-46。

[4] Bobis, S., Jarocha, D., & Majka, M.(2006)。间充质干细胞:特点及临床应用。叶组织化学与细胞生物学,44(4),215-230。

[5]沃伦,洛杉矶,&罗西,D. J.(2009)。造血系统中的干细胞和衰老。衰老机制与发展,130(1-2),46-53。

[6] López-Otín C, Blasco MA, Partridge L, Serrano M, Kroemer G.老化的标志。细胞。2013;153:1194 - 1217。doi:10.1016/j.c cell.2013.05.039 [PMC free article] [PubMed]
关键词:干细胞,衰老,细胞动力学World J Exp Med. 2017; 7:1-10。[PMC免费文章][PubMed]

[8] Hiyama,E.,&Hiyama,K。(2007)。干细胞中的端粒和端粒酶。英国癌症杂志,96(7),1020。

[9] Herbig, U., Jobling, W. A., Chen, b.p P, Chen, D. J., & Sedivy, J. M.(2004)。端粒缩短通过ATM、p53和p21CIP1通路触发人类细胞衰老,而不是p16INK4a通路。分子生物学杂志,14(4),501-513。

[10] Adams,P. D.,Jasper,H.,&Rudolph,K。L.(2015)。衰老诱导的干细胞突变作为疾病和癌症的司机。细胞干细胞,16(6),601-612。

[11] Scudellari, M.(2016)。iPS细胞是如何改变世界的。自然新闻,534(7607),310。

[12] Ocampo, A., Reddy, P., Martinez-Redondo, P., Platero-Luengo, A., Hatanaka, F., hisida, T., & Araoka, T.(2016)。在体内通过部分重编程改善与年龄相关的标志。细胞,167(7),1719 - 1733。

[13], H。Ryu, D。,,Y。,Gariani, K,王,X。,烹调的菜肴,P。,…&市检察院,K(2016)。NAD+的补充可以改善线粒体和干细胞的功能,并延长小鼠的寿命。科学,352(6292),1436 - 1443。

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