幹細胞抗衰老的理論與臨牀

1943至1951年,菲律賓的Auredus Paracelsus首次提出通過輸入活細胞使機體獲得年輕化的細胞療法,至今全世界已經有數百萬人接受細胞療法。細胞療法之一是幹細胞療法,衰老進程中幹細胞不斷缺失,因此及時補充幹細胞來抗衰老成爲可能的途徑。我國2019年度"幹細胞及轉化研究"項目申報指南中,幹細胞抗衰老的機制研究首次被寫入指南。

什麼是衰老?

從社會學上講,衰老是指人適應和抵抗力減退,對新鮮事物失去興趣,超脫現實,喜歡懷舊。

從生理學上講,衰老是人從誕生,即受精卵的行程開始一直進行到年老死亡的個體發育史。

從細胞層面上講,衰老是組織器官結構退行性變和機能降低,其本質是細胞衰減,而細胞的衰減又主要由幹細胞衰減所致。

構成人體的200餘種細胞中,大部分爲終末分化細胞,高度分化使其失去了再分裂的能力,最終會衰老、死亡;但同時機體也保留了一部分未分化的原始細胞,即幹細胞。這些細胞在特定條件下或者產生新的幹細胞,或者按一定的程序分化形成新的功能細胞,從而使組織和器官保持生長和衰退的動態平衡,當衰退的進程大於再生長的能力時表現爲衰老;如果細胞再生能力更強,那麼組織衰老的進程將被逐漸減少,增殖分化能力也會下降,故而受損的組織器官無法得到及時修復,導致人體衰老或疾病的發生。

衰老與再生的關係

衰老與再生同時存在於生物體的生命活動的全過程。再生也是大自然的普遍現象,有再生纔有生命,沒有生命也沒有再生,當然沒有生命,也就沒有衰老。

因此衰老和再生是一個問題的兩個方面,而且兩者是處於動態平衡之中。兩者失衡也必然走向衰老,人類在長期的研究中誕生了再生醫學的發生和發展,其靈魂和核心是幹細胞研究、發展和應用。

幹細胞是探索人體生長、發育和衰老的核心環節,從臨牀醫學的角度看,幹細胞療法可能徹底改變許多疾病的治療方法,特別是通過組織和器官替代修復治療許多難治性疾病。幹細胞能有效治療血液病、自身免疫性疾病、糖尿病、治療多發性硬化症,心肌梗死、慢性阻塞性肺疾病等,並有可能成爲衰老性疾病治療的新策略。

幹細胞抗衰老,是從細胞生物學層面上,爲老化的機體補充新鮮、有活力的幹細胞,通過增殖與分化,促進血管新生、促進成骨、促進神經發生、改善代謝、改善卵巢功能,對機體進行全面再生性修復,從而實現全面抗衰。

幹細胞抗衰老的

基礎研究及臨牀應用現狀

在美國《science》雜誌評選出的1999年度10大科學進展中,幹細胞的研究工作格外令人矚目。一方面揭示了許多有關細胞生長和發育的基礎理論難題;另一方面,幹細胞可望將其用於創傷修復、神經再生和抗衰老等臨牀醫學研究。2007年英國科學家 Anastasia 在自然雜誌撰文指出成體幹細胞對人體自我修復和組織再生至關重要,成體幹細胞減少是人體衰老的主要原因。纖維母細胞、脂肪幹細胞及血小板豐富的血漿、培養的真皮乳頭細胞在臨牀已經被成功地用於抗衰老。

21世紀初,英國西德的尼布倫納、美國的H羅伯特霍維茨和英國的約翰E蘇爾頓3位諾貝爾獲得者發現細胞凋亡的規律。人體清除自由基產生抗氧化酶物質,與年齡成負相關,隨着年齡增加,抗氧化物質減少,細胞死亡加速。幹細胞內含有幾十種促使人體細胞代謝的分化酶,這些分化酶具有提高人體的抗自由基能力。這些活性因子包括超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化氫酶和豐富的核酸、褪黑素、腦腺肽、表皮生長因子、表皮細胞修復因子及多種氨基酸和人體所需要的微量元素,具有維持活細胞和死亡細胞的能力數量平衡。

目前,應用於抗衰老領域的幹細胞來源有:自體脂肪、皮膚、骨髓以及異體的臍帶和胎盤等。在臍帶或胎盤組織中富含的間充質幹細胞(MSC)有諸多優勢,自身免疫原性很低,具有免疫調節特性;屬於成體幹細胞,分化能力受限,其本身不具有致瘤性;源自新生嬰兒附屬物,沒有接觸過多病原污染,能夠避免疾病傳播;通過旁分泌,抑制免疫細胞活性,降低炎症反應;相對易於分離培養,便於進行GMP生產控制,因而廣受青昧。

1、2010年國內學者將胎鼠源幹細胞連續3次靜脈注射入小鼠體內,對小鼠心臟進行檢查,同時對小鼠SOD活力,谷胱甘肽過氧化物酶活力等進行檢測,並且對小鼠各器官進行解剖學檢查及組織學衰老程度評分,實驗結果顯示,實驗組小鼠生存日期較對照組小鼠明顯延長,而且在幹細胞移植3個月後,心功能及心脾等衰老程度評分均優於對照組,從這組研究結果也可以看出,對小鼠進行胎鼠源幹細胞移植對小鼠衰老起到明顯的延緩作用。

2、2015年,科研人員建立了小鼠的早衰模型,並將野生型小鼠的羊膜間充質幹細胞(AMSC)通過腹腔注入早衰小鼠體內,結果顯示,移植的AMSC能夠增殖分化爲多種組織細胞,進入多個組織器官,減輕淋巴細胞成熟障礙,緩解早期骨質疏鬆症,多器官氧化應激症狀及DNA損傷得到抑制,同時,能夠促進缺陷小鼠的生長髮育,並延長小鼠壽命。

3、科研人員將脂肪源幹細胞經尾靜脈輸入亞急性衰老治療組大鼠中,結果顯示治療組大鼠血清超氧化物歧化酶、一氧化氮、白細胞介素2水平及脾臟指數均有所提高,而丙二醛含量顯著降低。證實異體移植脂肪源幹細胞可有效增強大鼠機體清除自由基和抗氧化能力,提高機體免疫功能,延緩 D一半乳糖誘發的大鼠衰老。

4、早在1889年,72歲的布朗按照生殖細胞丟失論的學說曾給自己注射狗睾丸的懸浮液,並在一次國際學術大會上作了報告,說他獲得了復壯。奧登斯曾用核酸(DNA+RNA)給大白鼠注射,結果使其壽命延長了1倍。亦有研究認爲衰老即是生殖幹細胞的丟失,生殖幹細胞的補充具有延緩衰老的作用。

5、2002至2004年美國Nebraska大學醫學美容整形外科168名人員進行肌肉靜脈注射,每週3次,每次1-3 mL,連續4-40天,研究結果顯示受試的對象免疫系統、睡眠、皮膚、乳房、器官衰老、更年期等症狀都得到改善,見圖1。證實胚胎幹細胞具有抗衰老的作用。但由於倫理學問題,胚胎幹細胞應用於臨牀受限。

圖1:肌肉注射胚胎幹細胞後各系統的療效(臨牀改善指數)

6、2014年,科研人員爲了觀察幹細胞移植抗衰老的臨牀效果,選取了35名健康人羣作爲實驗者,採用靜脈滴注幹細胞,並觀察實驗者治療前後皮膚、肌肉、睡眠、食慾等情況。結果:在幹細胞移植三個月後,皮膚變得光滑、有光澤,男性肌肉及女性乳房變得緊實,睡眠、精力及食慾等也均得到顯著改善,僅2例無明顯療效,治療總有效率爲94.29%。

總 結

關於衰老的學說有很多,主要有端粒縮短、氧化應激、DNA損傷、以及細胞週期阻滯等因素。目前普遍認爲衰老是細胞活性的降低,最終導致細胞、組織和器官的衰老,因此衰老即是細胞的衰老。越來越多的科學家研究用幹細胞治療衰老相關疾病,甚至探討用幹細胞延長壽命。大量的實驗已經表明幹細胞具有抗衰老作用,一些臨牀試驗結果也初步顯示幹細胞對治療衰老退行性疾病安全且有效。