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脐带间充质干细胞可修复胸腺和脾脏,延缓免疫衰老

世界人口老龄化是21世纪人类面临的主要问题之一,为了对抗这种趋势,无数科学家试图理解衰老的机制,并寻找延缓衰老,预防与衰老相关疾病的方法。


免疫衰老,是人至中老年容易患病的关键原因,而间充质干细胞(MSC)为逆转这一过程带来曙光。

 

《Scientific Reports》近日发表的一项研究显示,脐带MSC能通过增强衰老免疫器官的结构和功能完整性,调节肠道微生物群来延缓免疫衰老,或能助力人类实现“健康老龄化”的重大目标。

 

提起衰老,大部分人第一印象都与皱纹、白发绑定,但真正可怕的衰老其实发生在内里——免疫衰老。

 

随着年龄的增长,人体健康卫士——免疫系统逐渐失调,它开始疲于应对外界的侵袭与内里的异变,致使人过中年,对心血管疾病、退行性疾病、2型糖尿病、癌症等病的易感性增加。

 

这本是个让人无奈的生理过程,但得益于再生医学的发展,这一过程有望被逆转,据《Scientific Reports》近日发表的一项研究显示:脐带间充质干细胞(UC-MSCs)治疗能通过增强衰老免疫器官(胸腺和脾脏)的结构和功能完整性,调节肠道微生物群来减轻D-半乳糖诱导的免疫衰老,为延缓免疫衰老提供了潜在的策略。

 

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人脐带来源的间充质干细胞改善D-半乳糖诱导的老年小鼠的胸腺和脾功能

 


01

效果肉眼可见

干细胞修复重要免疫器官

 

胸腺和脾脏是重要的免疫器官,前者是T细胞发育和成熟的“训练基地”,后者既是T细胞和B细胞的定居住所,也是免疫应答发生的地点,胸腺的萎缩或脾脏的结构改变会导致T淋巴细胞的数量、多样性和表面受体活性减少,最终削弱免疫系统的功能。

 

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胸腺随着年龄衰老变化图

 

除此以外,肠道微生物群的组成、多样性和功能特征的改变也被认为与衰老过程有着错综复杂的联系。正因如此,逆转胸腺萎缩、脾脏结构变化和肠道微生物群成为了研究者延缓免疫衰老的重要方向。

 

此前Jung等人的研究显示:脂肪来源的间充质干细胞(MSC)可诱导再生效应,让胸腺体积和重量增加,以及胸腺上皮细胞系的增殖增强,展现了MSC在延缓免疫衰老上的不俗前景。这些结果让研究者开始思考,如果利用生物学特性更为优异的——拥有增强自我更新能力,强大增殖潜能和多谱系分化潜能——脐带间充质干细胞(UC-MSC)会有怎样的效果?

 

研究者将30只小鼠随机分为三组:衰老模型组、UC-MSCs治疗衰老模型组和对照组,衰老组和UC-MSCs组每天皮下注射D-半乳糖以“造”衰老,持续8周,不同之处在于UC-MSCs组还会接受单次腹内注射UC-MSCs,而对照组只接受等体积的生理盐水。结果显示:UC-MSCs治疗——


带来肉眼可见的器官变化


经D-半乳糖处理后,小鼠的胸腺和脾脏体积显著减少,然而,UC-MSCs给药逆转了这种情况,我们甚至可以用肉眼对比出胸腺与脾脏的明显变化。

 

SA-β-GaI是细胞衰老的特异性标志物,SA-β-gal染色结果显示,与对照组相比,衰老模型组胸腺和脾脏组织中的SA-β-gal阳性细胞的百分比显著增加。而UC-MSCs处理能有效降低SA-β-gal阳性细胞的百分比。表明UC-MSCs治疗缓解了D-半乳糖诱导的小鼠衰老。

 

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UC-MSCs输注对胸腺和脾脏组织形态的影响

 

提升体液免疫水平


衰老模型组血清IgG(血清中含量最高的抗体)和IgM(体液免疫应答中最早出现的抗体)水平低于对照组,而施用UC-MSCs会增加小鼠血清IgG和IgM水平,表明UC-MSCs对年龄相关的免疫功能下降具有潜在的治疗益处。

 


减少氧化应激


氧化应激是导致衰老和疾病的一个重要因素,研究者分析了抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)的水平,以及氧化应激丙二醛(MDA)的指标。

 

与对照组相比,衰老模型组血清MDA活性明显增加,而SOD、 CAT 和GSH-PX活性降低。UC-MSCs治疗组再次展现积极结果——各类抗氧化酶活性均显著升高,同时MDA显著降低,表明UC-MSCs治疗能增强老年小鼠的抗氧化防御系统,对减少衰老小鼠的氧化应激具有积极影响,研究者猜测这与UC-MSCs能靶向Nrf2/HO-1信号通路。

 

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UC-MSCs 对老年小鼠氧化应激的影响


降低炎症


研究者使用ELISA评估炎性细胞因子TNF-α、IL-6和IL-2。结果显示,与衰老模型组比,UC-MSCs组的TNF-α和IL-6水平下调,而IL-2水平上调,实时PCR分析也证实了这一结果,强调UC-MSCs具有免疫调节潜力,能在减少促炎细胞因子的同时,增加抗炎细胞因子。

 

恢复肠道微生物群的平衡


通过LEfSe分析,研究者发现对照组、衰老模型组和UC-MSCs组之间的肠道菌群分类存在明显差异,分别鉴定出6、32和22个谱系,比较而言,UC-MSCs组的组数位于对照组和衰老模型组之间。表明UC-MSCs对D-半乳糖诱导衰老小鼠粪便中特定菌群的增殖具有恢复作用。

 

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胸腺、脾脏和血清中肠道菌群与衰老相关指标的相关性分析

 

除此以外,UC-MSCs治疗还下调了衰老相关基因的表达,包括p16、p53、p21和RB等,并显著改善了衰老导致的免疫功能障碍,提高整体免疫力,综合证明该疗法在延缓免疫衰老上具有广阔前景。

 

02

由内而外对抗衰老

干细胞延长人体健康期

 

衰老是每个人都难逃的自然法则,长久以来科学家都试图向其宣战,作为希望之星,干细胞如今在延缓免疫衰老上的潜力被再次证明,而在对抗其他衰老上,它也展现了不一样的潜力。

 

《协和医学杂志》上一篇文章就曾明确提到: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。文章详细描述了干细胞在皮肤抗衰、毛发再生等领域的应用与原理。

 

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文章详细阐述了干细胞在整形美容领域的应用

 

在皮肤抗衰方面,干细胞可以缓解皮肤成纤维细胞接受紫外线照射后的光老化损伤,提高细胞增殖能力,缓解细胞衰老,降低MMP的水平,促进胶原蛋白和弹性蛋白的合成。

 

在毛发再生方面,干细胞可改善雄激素性脱发患者的毛发密度,其所分泌的血管内皮生长因子(VEGF)能显著促进毛囊周围血管生成,从而促进毛发生长。如在一项纳入9名患者的临床试验中,注射基质血管组分(包含干细胞等多种细胞成分)的一侧毛发密度显著高于未加干预的一侧,而面对斑秃这种自身免疫性疾病,干细胞可拮抗干扰素γ诱导的炎症反应,减轻脱发。

 

在“表面工程”之外,干细胞还能通过改善衰老相关疾病,延长人体的健康期。

 

如中老年人高发的心血管疾病,据《Stem Cell Res Ther》上一项收集了78名利用自体干细胞治疗动脉硬化的患者数据的研究表明:干细胞可以改善血清中的高密度脂蛋白,低密度脂蛋白和残余样颗粒胆固醇水平,调节脂质代谢,能够安全改善心血管疾病的重要前情——动脉粥样硬化。另一方面,干细胞分泌的肝生长因子、白介素8、血管生成素等血管生成因子,能促进血管生成与重塑,恢复内皮细胞功能,并减少细胞凋亡。

 

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经过治疗,实验中一名患者内膜中膜厚度从1.7毫米降至1.1毫米

 

再如骨关节炎,一项涉及875例患者的荟萃分析表明:干细胞移植对于膝骨关节炎患者是安全有效的,且脐带间充质干细胞在一众迥异来源的干细胞中脱颖而出——它能形成透明软骨,并在软骨下形成骨组织,甚至比透明质酸钠更快速、更显著、更持久地减轻关节疼痛,改善关节功能。

 

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世界各地已经开展很多应用干细胞治疗骨关节炎的临床试验

 

总的来说,在抗衰这条道路上,干细胞疗法有望实现“内外兼修”,从多角度延缓机体衰老,让人们活得健康长寿,而随着各路研究不断深入探索,相信这种新兴疗法最终能成为人类抗衰的有力支撑,为更多人带去福音。

 

LIFE SEEK

写在最后


世界人口老龄化是21世纪人类面临的主要问题之一,为了对抗这种趋势,无数科学家试图理解衰老的机制,并寻找延缓衰老,预防与衰老相关疾病的方法。

 

如今,以干细胞疗法为代表的再生医学燃起了新的希望,或能为人们带去新的抗衰选择。


部分图片来自网络,侵删 

 

参考资料:

[1]Human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells improve thymus and spleen functions in d-galactose-induced aged mice.

https://doi.org/10.1038/s41598-025-94364-9

 


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