淺談干細(xì)胞“不老神話”的現(xiàn)實(shí)與夢想
微環(huán)境的改變是成體干細(xì)胞衰老的主要原因。締造一個良好的微環(huán)境或避免惡劣的微環(huán)境，對于延緩干細(xì)胞自身及機(jī)體衰老至關(guān)重要。
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干細(xì)胞在人體內(nèi)的角色
在機(jī)體中，干細(xì)胞似乎就是嫦娥般的存在。它具有自我更新和分化潛能，可以通過不對稱分裂產(chǎn)生兩個子代細(xì)胞。
其中一個新生的細(xì)胞可以保持原有干細(xì)胞自身的一切生物特性，從而保持自身干細(xì)胞的數(shù)量相對穩(wěn)定，即自我更新。干細(xì)胞雖然也會受到輻射和有害化學(xué)物質(zhì)的傷害，其數(shù)量和活力都會逐漸降低，但是每次自我更新都是一次修復(fù)自身損傷從而脫胎換骨返老還童的過程。新生的另一個細(xì)胞則可以通過不對稱分裂成為功能特異的組織細(xì)胞類型，參與組織修復(fù)和新陳代謝，具有各種分化潛能。
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形象地講，干細(xì)胞在機(jī)體中扮演著醫(yī)護(hù)人員的角色，當(dāng)機(jī)體組織中的細(xì)胞經(jīng)歷正常死亡或由于外界損傷非正常死亡而無法堅守自己的崗位時，我們的醫(yī)護(hù)人員——干細(xì)胞可以根據(jù)實(shí)際需求變成各類細(xì)胞，替代受損的細(xì)胞，終參與機(jī)體新陳代謝，修復(fù)組織損傷。
目前科學(xué)界認(rèn)為，幾乎所有組織器官中均有一個處于動態(tài)平衡狀態(tài)的組織干細(xì)胞庫，以維持組織器官在結(jié)構(gòu)和功能上的穩(wěn)定。例如造血干細(xì)胞可以分化成所有類型的血細(xì)胞（包括紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血小板）從而維持正常的血液系統(tǒng)。
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干細(xì)胞也會衰老
既然干細(xì)胞擁有自我更新不斷重生的絕技，又能夠轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌?xì)胞，那它為什么沒有讓人類永葆青春呢？干細(xì)胞自身是否真的是一個“不老的神話”？
機(jī)體的衰老通常伴隨著干細(xì)胞功能的紊亂。隨著年齡的增長，干細(xì)胞生物學(xué)功能不斷降低從而導(dǎo)致器官組織中細(xì)胞更替能力的降低，終導(dǎo)致機(jī)體的衰老。
例如，美國明尼蘇達(dá)大學(xué)Kollman C等報道了關(guān)于“美國國家骨髓捐贈計劃”中所記錄的6978例成功骨髓移植病例的綜合分析結(jié)果，隨著骨髓供體年齡的不斷增大，受體無病存活率呈明顯降低趨勢，發(fā)生貧血、免疫功能障礙及腫瘤（包括各種類型白血?。┑臋C(jī)率明顯增高。他們認(rèn)為，造成這種現(xiàn)象的原因可能是高齡個體中造血干細(xì)胞增殖和分化能力降低或異常，以及其干細(xì)胞活動的調(diào)控能力異常。
又如，哈佛大學(xué)干細(xì)胞研究所的Rossi DJ等發(fā)現(xiàn)，正常品系的實(shí)驗小鼠隨年齡的增大，其造血干細(xì)胞的數(shù)量呈逐步降低趨勢。而且老齡小鼠的造血干細(xì)胞的許多生物學(xué)特性都可能發(fā)生改變，常發(fā)生的改變主要有：歸巢和細(xì)胞動力學(xué)特性的改變、移植后再殖能力的下降，以及淋巴系細(xì)胞分化潛能的下降和髓系細(xì)胞分化潛能的增高等。實(shí)際上，這兩個例子都暗示骨髓中的造血干細(xì)胞趨于衰老。另外，從線粒體代謝、端粒功能及增殖與分化特性等方面的研究也表明，組織干細(xì)胞與成熟體細(xì)胞一樣都有衰老現(xiàn)象的存在。
以上種種現(xiàn)象都說明：干細(xì)胞也會衰老，并不是人們想象中的“不老神話”。
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干細(xì)胞微環(huán)境的概述
影響干細(xì)胞衰老的因素眾多，其中微環(huán)境與干細(xì)胞衰老息息相關(guān)。
微環(huán)境是指存在于干細(xì)胞所處的基質(zhì)中，對于干細(xì)胞命運(yùn)（增殖/分化）起調(diào)控作用的三維空間和各種信號分子（生長因子及其受體，激素及介導(dǎo)分子）的總稱。
簡單來說微環(huán)境就是指干細(xì)胞居住的社區(qū)，為干細(xì)胞提供了居住的基本空間和營養(yǎng)，并且通過信號分子與干細(xì)胞進(jìn)行交流，告知干細(xì)胞機(jī)體的情況，據(jù)此干細(xì)胞判斷是否需要自我更新或者派出救援隊伍。表皮、消化道、神經(jīng)系統(tǒng)、肝臟和性腺等多種組織中，都發(fā)現(xiàn)了可以維持干細(xì)胞自我更新及多潛能性的微環(huán)境結(jié)構(gòu)。
干細(xì)胞微環(huán)境可通過與干細(xì)胞之間的直接和/或間接作用，發(fā)揮多重生物學(xué)功效。當(dāng)機(jī)體衰老時，微環(huán)境的某些改變通常會造成其對干細(xì)胞養(yǎng)供減少，干細(xì)胞與外界聯(lián)系變少或?qū)ν饨绶磻?yīng)遲鈍。隨著年齡的增長，機(jī)體自身免疫力逐漸下降，各種年齡相關(guān)疾病也不斷產(chǎn)生，各種炎癥因子像炸彈般空投到機(jī)體各處，戰(zhàn)場越來越大，環(huán)境越來越惡劣，干細(xì)胞救援隊四處奔波，營養(yǎng)與休息都跟不上，終無法阻止機(jī)體衰老的步伐。
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微環(huán)境對干細(xì)胞衰老的影響
不僅如此，隨著干細(xì)胞居住和工作條件逐漸惡化，干細(xì)胞自身還能維持“青春活力”嗎？答案當(dāng)然是否定的。
如前所述，干細(xì)胞會出現(xiàn)衰老的現(xiàn)象。中科院上海生科院/上海交大醫(yī)學(xué)院健康科學(xué)研究所張雁云研究組研究發(fā)現(xiàn)衰老的肝臟中，肝臟干細(xì)胞動員能力下降，這與其所處微環(huán)境的變化直接相關(guān)。Laminin是肝星狀細(xì)胞分泌的胞外基質(zhì)蛋白，是肝星狀細(xì)胞與肝干細(xì)胞交流的重要的信號，構(gòu)成了肝臟干細(xì)胞的微環(huán)境組成成份，具有促進(jìn)肝臟干細(xì)胞增殖的生物學(xué)功能，為肝臟干細(xì)胞動員提供有效支持。但是年老肝星狀細(xì)胞在炎癥損傷環(huán)境下活化能力下降，從而laminin分泌減少，終導(dǎo)致肝干細(xì)胞動員能力下降，出現(xiàn)衰老現(xiàn)象。
此研究結(jié)果再一次說明了微環(huán)境對干細(xì)胞衰老的影響。
那是否能夠為干細(xì)胞締造好一點(diǎn)的居住和工作環(huán)境來讓它一直年輕嗎？
美國哈佛大學(xué)Mayack SR等發(fā)現(xiàn)年輕小鼠的血清可以抑制年老小鼠骨髓中造血干細(xì)胞衰老的進(jìn)程；而造血干細(xì)胞所處微環(huán)境中的胰島素樣生長因子-1（IGF-1）有加速衰老的作用。美國密歇根大學(xué)醫(yī)學(xué)院Swindell WR等報道了一只叫做“Yoda”的雄性侏儒小鼠已經(jīng)存活了4年（這相當(dāng)于人類的163歲），但其生活狀態(tài)仍然十分旺盛，而且還保持著一定的生育能力。該小鼠是甲狀腺和垂體功能均有改變的轉(zhuǎn)基因小鼠，其血液中的多種激素的表達(dá)水平都不同于普通的正常小鼠。這些現(xiàn)象說明機(jī)體中的某些活性因子或者激素水平的改變可以減緩組織器官甚至整個機(jī)體的衰老進(jìn)程，也提示血液中的某些特殊因子或成份可以通過循環(huán)系統(tǒng)來改變特定器官中組織干細(xì)胞的生物學(xué)特性。
中科院上海生科院/上海交大醫(yī)學(xué)院健康科學(xué)研究所張雁云研究組研究發(fā)現(xiàn)，年老小鼠中分離出來的肝干細(xì)胞的增殖能力低于年輕小鼠，但在體外相同環(huán)境基礎(chǔ)上進(jìn)行培養(yǎng)后可發(fā)現(xiàn)年老和年輕小鼠中分離得到的肝干細(xì)胞具有相同的生物學(xué)性狀，這意味著年老肝干細(xì)胞因為環(huán)境的改善再次“年輕”了！這一研究結(jié)果進(jìn)一步支持了科學(xué)家們的設(shè)想，通過改善微環(huán)境來減緩干細(xì)胞衰老，從而能夠減緩人類衰老，治療與年齡相關(guān)性的疾病。
孟母三遷的故事說明在古代人們就已經(jīng)認(rèn)識到居住環(huán)境的重要性，隨著研究的進(jìn)展，微環(huán)境影響干細(xì)胞衰老的觀點(diǎn)也越來越被人們認(rèn)可。因此，為干細(xì)胞締造一個好的微環(huán)境或者避免干細(xì)胞受到惡劣微環(huán)境的摧殘對于延緩干細(xì)胞自身及機(jī)體衰老至關(guān)重要。
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文末小結(jié)
這提示我們，在現(xiàn)有的干細(xì)胞移植——提高干細(xì)胞數(shù)量而抗衰老的策略以外，還可以輔助以改善微環(huán)境而提高干細(xì)胞的質(zhì)量的方式。直接方式就是通過藥物調(diào)節(jié)機(jī)體激素及干細(xì)胞生長相關(guān)因子水平來維持良好的干細(xì)胞微環(huán)境。間接方式就是讓干細(xì)胞繞過衰老環(huán)境，簡單來說有以下幾種方式：
當(dāng)然，保持良好的身體素質(zhì)也是必須的，只有延續(xù)健康的狀態(tài)，為干細(xì)胞提供良好的居住環(huán)境，干細(xì)胞這汪青春不老泉才能保持原本的清澈，源源不斷滋養(yǎng)機(jī)體。
