利用多能干细胞技术研究和治疗衰老相关疾病

人类衰老是复杂的生物学过程,主要表现为组织、器官的功能性衰退以及衰老相关疾病风险的增加。多能性干细胞(PSC)是指具有多向分化潜能的细胞,主要包括胚胎干细胞(ESC)和诱导多能干细胞(iPSC)。多能干细胞技术的飞速发展和广泛应用为衰老及老年性疾病的科学研究和药物筛选提供了重要的平台。同时,日新月异的基因靶向编辑技术为衰老及相关疾病的干预及治疗提供了可行性。基于人类干细胞和基因编辑技术的衰老基础研究及应用具有重要的科学意义和社会价值。     

主要干性基因与衰老相关基因表达水平的相互拮抗关系

目前广泛地利用传统的体细胞衰老理论和方法对成体干细胞衰老进行研究,忽视了成体干细胞特有的自我更新功能和相应的干性基因的作用.干性基因的下调可能是导致间充质干细胞衰老的主要原因.通过查阅相关资料发现主要干性基因与衰老相关基因表达水平的相互拮抗关系,这体现在以下4个方面:a.干细胞衰老伴随着干性基因的下调;b.干性基因表达抑制细胞的衰老;c.干性基因抑制衰老相关基因的表达;d.抑制衰老相关基因促进干性基因的表达.干性基因与衰老相关基因的表达水平存在相互拮抗关系,这为成体干细胞衰老可能源于成体干细胞的干性降低的观点提供了坚实的分子基础.     

干细胞衰老与衰老微环境调控的研究进展

干细胞衰老会损害机体组织的稳态,衰老的干细胞丧失修复能力从而引发衰老相关疾病。衰老微环境是促进机体衰老的重要因素之一。衰老相关分泌表型(SASP)是构成衰老微环境的主要成分,影响干细胞的组织修复能力,进而推动机体衰老进程。细胞外囊泡(EVs)被认为在衰老微环境中发挥重要作用,衰老细胞分泌的EVs通过运载mi RNAs等非编码RNA及SASP在内的多种活性分子参与调控衰老微环境,本文就干细胞衰老的诱发因素以及衰老微环境的研究进展进行综述,以期为干细胞的临床应用提供实验基础和理论基础。     

人类衰老的遗传和表观遗传信息解码

2050年,中国将有三分之一的人口年龄超过60岁。衰老是老年相关疾病发生最主要的危险因素。衰老个体大多罹患心血管疾病、神经退行性疾病及恶性肿瘤等,为社会和家庭带来了巨大的负担。因此,对衰老的深入研究迫在眉睫。该文就衰老的研究现状,特别是近年来利用干细胞研究衰老所取得的最新进展作一简要阐述,并展望未来人类衰老研究的方向与趋势。     

间充质干细胞衰老基础的研究进展

间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs)是再生医学领域和组织工程领域研究应用最广泛的成体干细胞。MSCs不仅随着机体的衰老而衰老，而且MSCs的衰老也被认为是引起机体衰老的主要原因，是许多衰老相关退行性疾病的重要诱因。干细胞治疗的发展为衰老相关疾病的治疗带来了新的方向，然而体外扩增过程中供体细胞容易出现衰老，影响治疗效果，制约临床发展与应用。因此，该文针对MSCs衰老基础研究进行综述，为加快MSCs临床转化提供参考。     

精原干细胞与睾丸生殖衰老的研究进展

雄性睾丸内精子的生成及其质量随年龄增长逐渐降低。精原干细胞是精子生成的起点,其数量和质量决定了精子的生成,而精原干细胞niche是调节精原干细胞自我更新与分化的重要因素。在衰老过程中,干细胞微环境退化,精原干细胞自我更新和分化失衡,被认为是衰老导致睾丸生殖功能衰退的的主要因素。本文将综述衰老引起的精原干细胞与niche变化及其对生殖的影响相关研究进展。     

干细胞衰老的表观遗传调控

干细胞衰老理论认为,组织器官特异的成体干细胞随着衰老出现功能性衰退,从而导致组织器官生理功能的衰退甚至衰老相关疾病的发生.表观遗传机制通过精密调控基因表达,在成体干细胞的衰老过程中发挥着重要作用.近年来,机体衰老过程中成体干细胞的表观遗传调控已经成为衰老研究的热点.本综述主要总结了衰老过程中成体干细胞命运的表观遗传调控,并详细介绍了DNA甲基化与组蛋白共价修饰在成体干细胞衰老中的作用,以期为深入认识衰老本质、实现健康长寿提供启示.     

综述: 干细胞衰老的表观遗传调控

干细胞衰老理论认为,组织器官特异的成体干细胞随着衰老出现功能性衰退,从而导致组织器官生理功能的衰退甚至衰老相关疾病的发生.表观遗传机制通过精密调控基因表达,在成体干细胞的衰老过程中发挥着重要作用.近年来,机体衰老过程中成体干细胞的表观遗传调控已经成为衰老研究的热点.本综述主要总结了衰老过程中成体干细胞命运的表观遗传调控,并详细介绍了DNA甲基化与组蛋白共价修饰在成体干细胞衰老中的作用,以期为深入认识衰老本质、实现健康长寿提供启示.     

蒙花苷消除衰老骨髓间充质干细胞的衰老表型发挥抗衰老作用

目的:探讨蒙花苷(Linarin,LR)是否可以消除衰老骨髓间充质干细胞(BMSC)的衰老表型发挥抗衰老作用。方法:取4周龄80 g-100 g的雄性SD大鼠大腿骨髓腔内的骨髓间充质干细胞,用含10%胎牛血清的DMEM/F12培养基培养至三代,使用D-gal诱导骨髓间充质干细胞衰老,使用SA-β-gal染色、活性氧检测、蛋白免疫印迹验证骨髓间充质干细胞细胞衰老状态,通过蛋白免疫印迹检测衰老BMSC与正常BMSC中细胞保护性蛋白sirt1、sirt6及衰老相关蛋白p16、p21、p53的表达水平。之后,我们通过不同浓度LR处理衰老骨髓间充质干细胞。最后,通过蛋白印迹分析检测未处理组与LR处理组衰老相关蛋白表达情况。观察蒙花苷能否可以消除衰老的大鼠骨髓间充质干细胞衰老表型。结果:衰老的骨髓间充质干细胞细胞保护性蛋白sirt1、sirt6降低及衰老相关蛋白p16、p21、p53明显增高,衰老细胞中与DNA损伤相关的细胞核内蛋白γ-H2AX表达明显增加。而蒙花苷处理后,衰老细胞组衰老相关蛋白p16、p21、p53明显降低,γ-H2AX蛋白阳性细胞明显减少。结论:蒙花苷可以剂量依赖性的消除衰老的大鼠骨髓间充质干细胞的衰老表型发挥抗衰老作用。     

编者按

<正>干细胞具有自我更新和分化为特定功能体细胞的能力,是一群维持机体生长发育的重要细胞,同时,这群细胞的衰老可能是导致机体衰老的根本原因。哺乳动物机体内多种组织中已被确认存在组织干细胞,如造血干细胞、皮肤干细胞、神经干细胞、乳腺干细胞、间充质干细胞等,另外,睾丸中也存在能产生精子的     

综述: 造血干细胞衰老的研究进展

成体干细胞衰老是组织器官老化的重要原因之一.越来越多的证据显示,免疫系统的衰老起始于造血干细胞(HSC)功能的下降,即造血干细胞的衰老直接影响免疫系统的功能.然而,有关HSC衰老的机理和分子机制仍旧不清楚.在这篇综述中,我们总结了造血干细胞衰老的表型,同时从细胞内在及外在两个方面探讨论了HSC衰老的分子机制.     

造血干细胞衰老的研究进展

成体干细胞衰老是组织器官老化的重要原因之一.越来越多的证据显示,免疫系统的衰老起始于造血干细胞(HSC)功能的下降,即造血干细胞的衰老直接影响免疫系统的功能.然而,有关HSC衰老的机理和分子机制仍旧不清楚.在这篇综述中,我们总结了造血干细胞衰老的表型,同时从细胞内在及外在两个方面探讨论了HSC衰老的分子机制.     

Zmpste24基因缺失与早老症

衰老是一种生理完整性丧失,功能受损,疾病和死亡风险增加的过程。早老症（HGPS）是一种加速化的衰老疾病,是研究人类正常衰老理想的疾病模型。由LMNA基因突变产生prelamin AΔ50在细胞内累积是造成早老症的主要原因,早老症病人表现出寿命急剧缩短,老化特征明显的现象,例如脱发、皮下脂肪减少、骨质疏松以及早逝。 锌金属蛋白酶Zmpste24 是prelamin A加工成为成熟lamin A蛋白的关键酶。敲除Zmpste24基因的小鼠表现出与早老症高度一致的衰老表型,同时也存在非常相似的发病机制,如染色质异常、DNA损伤和干细胞功能缺失等。Zmpste24缺失小鼠作为典型的早老模型小鼠因其衰老周期短,衰老特征明显而获得广泛应用。本文总结了以Zmpste24缺失早老小鼠为模型取得的早老相关分子机制的研究进展,以及抗衰老策略的最新发现。     

干细胞外泌体在衰老和衰老相关疾病中的作用

随着人口老龄化加剧，衰老及其衰老相关疾病已成为影响生活质量的关键问题。近年来，研究发现干细胞具有抑制炎症、调节免疫反应、预防细胞凋亡、替换和促进受损部位修复等功能。但证据表明，干细胞治疗的效果主要来自干细胞分泌的外泌体。外泌体是由内吞膜衍生而来的纳米级囊泡，包含脂质、蛋白质、核酸和代谢产物等活性物质，是细胞与细胞间通讯的主要参与者。外泌体可以将生物活性物质转移至靶细胞，从而引起靶细胞的表型改变，进而调节器官的修复和再生。表型改变包括防止受体细胞凋亡、诱导靶细胞增殖、刺激免疫调节反应、减小靶细胞氧化应激以及增强氧供应。本文简述了外泌体的生物发生、分泌以及信号传导过程，并重点讨论了在基础研究和临床应用中，不同干细胞来源的外泌体对皮肤衰老和衰老相关疾病(例如心血管疾病、骨关节炎、骨质疏松、阿尔兹海默症)的影响。尽管干细胞外泌体的临床应用仍然存在问题，但它从基础研究到临床应用的前景仍然值得探索，这对于延缓衰老和治疗衰老相关疾病具有重要意义。     

衰老个体中的组织干细胞

组织干细胞是组织器官稳态维持和损伤修复或再生的结构基础。伴随着年龄的增加,组织干细胞的数量、增殖和分化等功能及其所处微环境发生改变,从而使得老年个体再生修复功能降低或异常。此外,组织干细胞的衰老与老年个体衰老相关疾病的发生有着密切的关系。该文拟介绍几种目前比较明确的组织干细胞在老年个体中发生改变的基本特征及其发生机制,旨在为正确理解老年组织机能低下提供重要的理论基础,并希望能够建立有效可行的延缓或逆转组织干细胞衰老的途径以提高老年人群的生活质量。     

陷窝蛋白-1与干细胞衰老、自我更新的研究进展

近年来有关干细胞临床应用的研究十分广泛,干细胞移植治疗各类疾病也已取得可观的效果。但随着干细胞技术的快速发展,干细胞体外增殖导致的衰老也成为制约干细胞应用的一大难题。陷窝蛋白-1是细胞膜上的一种整合膜蛋白,是形成陷窝的主要膜内在蛋白。已有研究表明,陷窝蛋白-1在细胞衰老及自我更新调节中起重要的调控作用。本文简要综述了干细胞的自我更新和衰老机制及陷窝蛋白-1的促增殖及抗衰老作用,旨在为干细胞临床应用及干细胞组织工程研究提供理论依据。     

衰老癌症基因稳定性与干细胞肿瘤特性

衰老和癌症一直是生物医学研究的热点,诱发衰老和癌症的原因很多,为了攻克衰老与癌症的难题,科学家们对多功能干细胞进行大量的研究,但是发现多功能干细胞也具有致瘤特性。本文从DNA稳定性的角度出发,综合最新的研究成果,对当前生物医学领域的研究热点进行了系统的综述,主要包括DNA损伤与修复机制,造成衰老的因素,癌症的特性,以及胚胎干细胞与多功能干细胞的肿瘤特性等。     

人类情绪或可影响干细胞生长

<正>南方医科大学南方医院杨默课题组发现,影响人类情绪和抑郁症的血清素与骨髓干细胞的生长分化及移植有密切关系。相关成果近日发表在《干细胞》杂志上。课题组根据研究结果提出:影响人类情绪与抑郁症的血清素与骨髓干细胞的生长分化及移植有密切关系。情绪低落可导致血清素下降,引起干细胞功能受损,影响损伤细胞修复和血细胞再生,从而影响身体免疫功能。这是医学界首次从科学角度证实人类情绪与干细胞生长之间     

模拟衰老大鼠星形胶质细胞条件培养基对神经干细胞增殖能力的影响

目的建立大鼠星形胶质细胞衰老模型,模拟老年大鼠体内星形胶质细胞衰老,探讨衰老的星形胶质细胞条件培养基对神经干细胞增殖能力的影响。方法采用胰酶消化法分离新生1 d大鼠皮层星形胶质细胞和15 d胎鼠端脑神经干细胞,200μmol/L H_2O_2诱导星型胶质细胞4 h建立衰老模型;收取培养3 d和7 d衰老细胞上清作为条件培养基,以1∶3或1∶2的比例加入神经干细胞增殖培养基中,通过神经干细胞及神经球计数观察对增殖功能的影响,以正常星型胶质细胞条件培养基作为对照。结果 3 d正常条件培养基对神经干细胞短期增殖无影响,对长期增殖有抑制作用; 3 d衰老条件培养基抑制神经干细胞的增殖; 7 d正常条件培养基促进神经干细胞短期增殖,对长期增殖有抑制作用; 7 d衰老条件培养基抑制神经干细胞的增殖,抑制作用大于正常条件培养基。结论 H_2O_2诱导衰老的星形胶质细胞抑制神经干细胞的增殖,对长期增殖的抑制作用大于正常星形胶质细胞。     

长寿和衰老基因及相关基因研究进展

简要介绍了长寿和衰老基因及相关基因在酵母、线虫、果蝇和哺乳动物中的最新遗传学研究进展；概述了“生物钟”、端粒和端粒酶在人类长寿和衰老进程中的重要作用。相信随着人类遗传学和分子生物学研究的深入，将有更多的长寿和衰老基因及相关基因被发现，为揭示衰老机制和延年益寿提供依据。