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成体干细胞能无限分裂吗?

已有 413 次阅读 2024-4-29 08:06 |个人分类:衰老生物学|系统分类:观点评述

提到人为什么会衰老?可能我们脑子里会蹦出那些让人眼花缭乱的术语——分子损伤积累、线粒体功能障碍、表观遗传改变等。这是因为,有人认为,小鼠的肠道干细胞的分裂次数可高达1000次以上[Rubin H. The disparity between human cell senescence in vitro and lifelong replication in vivo. Nature Biotechnology 2002; 20:675–681],并据此认为,个体有限的寿命与海弗利克极限无关。

衰老的分子损伤积累、线粒体功能障碍、表观遗传改变这三大歪理邪说害人不浅,因为每个理论笔者至少能找到十个反驳的理由,不服来辩!

植物的分生组织中的干细胞,如形成层中的干细胞、动物的胚胎干细胞和iPS细胞这三种干细胞都是属于全能性干细胞,是都能无限分裂的,但人的成体干细胞分裂次数是有限的。造血干细胞(HSCs)、神经干细胞(NSCs)、毛囊干细胞(hfSCs)和生殖干细胞(GSCs)都有较高的端粒酶活性,但端粒照样会随着年龄的增长而缩短(Ferrón等人,2009年; Flores等人,2008年)。

而且细胞越年轻,端粒就越长,端粒酶活性也越高,端粒缩短也越快。例如,Robertson等对1~96岁正常人的外周血(包括脐血)中性粒细胞和T淋巴细胞的端粒长度进行测定发现,出生后第一年有较快速的端粒缩短,约700bp/年,以后逐年下降为31bp/年;Iwana等(1998)发现人4~39岁时端粒每年减少84bp,40岁以后年平均是41bp。

体外培养的干细胞,由于氧分压较大,端粒缩短量在每次细胞复制较大。人胎盘来源的间充质干细(hMSCs)在体外培养传代中发现,相邻两个代次之间的端粒长度差异在500bp左右,因此,一般认为治疗用的胎盘间充质干细胞,离体培养不应超过第6代。有实验室的骨髓MSC在培养到第9代时,就出现80%的SA-gal阳性细胞,即80%的MSC已经衰老了。另一些实验室在培养牙髓MSC在传代10-11代时出现约40%的MSC出现衰老。不同的培养工艺,MSC出现复制性衰老的代数会不一样。

早在2011年就发现,在秃头患者的头皮中,毛囊干细胞数量没有减少,但为什么不再长毛发了?2024年4月,发表在《Aging》上的一项研究,毛的生长由毛乳头细胞(DPCs)控制,培养的DPC在复制几代后就失去了增殖和生长毛发的能力,其形态扩大、扁平,SAß-gal染色,以及p16和p21表达增加。丧失了形成毛囊的功能。也就是说,秃头是因为毛囊中的干细胞发生了复制性衰老,而非干细胞死光光了。

综上所述,笔者认为,除了没有干细胞的心脏这种器官外,海弗利克极限是导致个体寿命天花板的唯一原因。

目前来说,延长人类寿命的方法只能通过延缓细胞复制,让细胞有限的复制次数慢慢用。抗衰老药的雷帕霉素就是通过抑制mTOR信号通路,从而延缓细胞复制来延长小鼠寿命。而能增加NAD+又能降低炎症的所谓的抗衰老药NR,能加快细胞复制,这是透支细胞有限的复制次数,经最权威的美国国家老龄研究所测试发现,NR不但没能延长小鼠寿命,而且还缩短了3%的寿命[HARRISON D E, STRONG R, REIFSNYDER P, et al. 17-a-estradiol late in life extends lifespan in aging UM-HET3 male mice; nicotinamide riboside and three other drugs do not affect lifespan in either sex [J]. Aging Cell, 2021.]。-原创:黄必录



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2 郑永军 杨正瓴

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