间充质干细胞衰老机制的研究进展

间充质干细胞(MSCs)具有来源广泛、组织修复能力强、自我更新能力强及多向分化等特征,是组织工程学上理想的种子细胞,在骨科损伤与修复重建领域具有广阔的应用前景。但随着年龄增长或体外传代次数的增加,MSCs同样面临衰老问题,从而影响MSCs的临床应用及治疗效果。因此阐明MSCs衰老的机制并寻求抗衰老的策略问题是目前亟待解决的问题。本文主要从端粒酶与端粒、氧化应激损伤、沉默信息调节蛋白、高糖状态、Wnt/β-catenin通路激活及DNA损伤等方面对MSCs衰老机制作一综述,并思考应对MSCs衰老策略,以达到延缓甚至逆转其衰老的目的。     

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。     

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。     

神经干细胞的自我更新与衰老

近年来出现一种阐明机体衰老机制的新学说——干细胞衰老学说。虽然干细胞拥有极强的自我更新能力,但仍会出现衰老现象,且这种衰老通常是不可改变的。神经干细胞(NSCs)是神经系统中恒定存在的具有自我更新和多向分化潜能的一类原始细胞,它可以分化为神经元和多种胶质细胞。目前NSCs移植治疗神经退行性疾病和中枢神经系统损伤的研究已日渐深入,但因NSCs的自我更新及衰老等问题影响了NSCs的寿命及活力,从而导致移植的NSCs无法在体内长期存活,这是干细胞临床应用面临的一大难题,因此NSCs的自我更新及衰老问题正受到越来越多的学者和医生的关注。本文简要综述了NSCs自我更新与衰老机制的基础,旨在为NSCs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。     

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     

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。     

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。     

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.     

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。     

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.     

细胞衰老与肿瘤发生及药物治疗

肿瘤细胞往往具有衰老障碍而表现出无限增殖的能力。细胞衰老障碍与肿瘤化疗和多药耐药关系密切,恢复肿瘤细胞衰老通路是肿瘤治疗和逆转多药耐药的一个很有前途的研究方向。     

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。     

切除上胚轴对绿豆子叶衰老逆转及其核酸和蛋白质代谢的效应

在绿豆子叶衰老达到不归点(萌发后5～6d)前切除上胚轴可使开始衰老的子叶中核酸和蛋白质含量回升,衰老短期逆转。衰老不归点后的子叶中核酸和蛋白质变化的主要特征是:丧失了较多的核主带DNA、25S、18S rRNA以及大部分可溶性蛋白质组分,一种小分子DNA 组分完全消失。不归点前切除上胚轴可使上述核酸和蛋白质组分明显增加,表明子叶衰老的逆转可能与这些重要功能物质的回升有关。在切除上胚轴的茎顶涂抹IAA,能阻止子叶核酸和蛋白质回升,也消除了切除上胚轴对子叶裹老的逆转作用。     

世界各国干细胞治疗相关政策与规划分析

随着生物技术的迅速发展,干细胞（stem cell）作为具有复制和多向分化功能的集体起源细胞,对人体发育、衰老和疾病的治疗有着巨大的作用,受到世界各国的普遍关注。自从20世纪末美国Science（《科学》）杂志两年连续两次将干细胞生物学和干细胞生物工程评为世界十大科学成就之首以来,干细胞领域就持续成为国内外医学和生物学研究的热点。人们期待着干细胞技术能很快产业化,形成治疗产品,用来重建和修复病变或衰老的组织器官。     

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.     

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。     

微环境调控间充质干细胞复制性衰老的研究进展

间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs)是一类能自我更新和分化的多能细胞。越来越多的证据表明,MSCs在再生医学和组织工程等领域具有重要的作用。但是值得注意的是,与很多细胞一样,MSCs在长期体外扩增过程中会逐渐衰老,出现迁徙能力减弱、增殖速度减慢和分化潜能下降等干性减退的现象,这极大地阻碍了MSCs的应用。目前公认的引起MSCs复制性衰老的因素之一就是细胞生长的微环境。新近研究显示,外源性给药、氧浓度调节、细胞外基质(extracellular matrix, ECM)构建等最新技术都可以通过模拟或者调控微环境来改善干细胞的行为,延缓干细胞复制性衰老。本文首先综述了近年来关于MSCs复制性衰老特征和分子机制方面的研究进展,然后总结了通过改变微环境来保持MSCs干性的技术和方法,旨在为未来MSCs制剂大规模应用于组织工程和临床研究提供参考。