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抗衰老的新风口:干细胞外泌体

来源:博雅

日期: 2020.11.25

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2013年诺贝尔生理学或医学奖颁给了美国科学家罗思曼、谢克曼以及德国科学家祖德霍夫,以表彰他们发现细胞的囊泡运输调控机制。美国抗衰老医学研究会主席Klatz博士称:“外泌体是干细胞技术的下一个发展方向”。


那么,人们面临衰老时,干细胞外泌体正在发挥着怎么样的作用?科学家们又是如何利用干细胞外泌体来对抗衰老?


衰老是一种病吗?


在了解如何利用干细胞外泌体来对付衰老之前,我们要先看看什么是衰老?衰老是不是一种病?


我们曾经认为,衰老是一个自然过程。随着年龄的增长,人体会发出相应的信号:皱纹、行动迟缓、免疫力下降等一系列与衰老相关的疾病,如:血糖、血压的升高,各器官功能衰弱,老年痴呆症和白内障等。


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其实,衰老是各类疾病和病理变化的综合表征。而当我们看到衰老的表象时,我们的细胞可能早就开始衰老了。细胞衰老是一种永久性的生长停滞状态,伴随着细胞生理和行为的改变。


但年龄科学家认为,衰老是一种退行性疾病,这种病无法治愈但却能够人为地减缓。


细胞衰老主要受p53–p21和p16–pRB肿瘤抑制途径控制。衰老诱导信号,包括DNA损伤、致癌应激和氧化应激,通常与p53和pRB通路有关。衰老可能通过分泌多种因子促进周围组织的癌变,这些因子改变微环境以促进邻近肿瘤细胞的生长。


另一方面,新的证据表明,细胞衰老也是肿瘤进展的障碍,因为衰老抑制癌细胞的异常细胞增殖,降低细胞的运动性,并阻止人类细胞的癌变。因此,衰老被认为是肿瘤发生的一把双刃剑。


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p53肿瘤抑制因子调控衰老细胞的分泌活性和外泌体的释放[1]


抗衰黑科技:干细胞外泌体


外泌体的历史可以追溯到1984年发现“囊泡释放”,时至今日,人类对其了解不断深入。


简单来说,人体犹如繁忙而巨大的港口,对港口来说,最重要的就是要将货物准时准点地运送到指定位置,在复杂而又被精确调控的“物流运输系统”中,外泌体充当了“快递小哥”的作用。


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外泌体可以从多种细胞释放到细胞外环境中,例如:肿瘤细胞、树突状细胞、淋巴样细胞、间皮细胞、上皮细胞或来自不同组织或器官的细胞。它包含蛋白质、mRNAs、miRNA和信号分子,这些分子反映了细胞的生理状态,同时也是潜在生物标记分子的丰富来源。迄今为止,在尿液、血清、唾液和母乳等体液中都检测到了外泌体,可见其分布之广与功能之强。


已有研究发现人诱导多能干细胞外泌体可以显著降低衰老相关β-半乳糖苷酶的表达水平,并上调HDFs中胶原的表达,为干细胞外泌体美容抗衰提供了理论依据。目前,各大美容机构推出的干细胞医美护肤产品:氧化剂、维甲酸、肽,生长因子等已被用来保护或修复皮肤,研究表明,皮肤填充物在平滑面部轮廓方面更有效,比局部治疗更持久。


延伸阅读:

1、科学揭秘:干细胞外泌体如何修复人体受损的皮肤?

2、前沿| 皮肤的修复“神器”:干细胞外泌体

干细胞外泌体在治疗衰老相关疾病中也有较多报道。心血管疾病在老年群体高发,心源性细胞外泌体会通过特异性的巨噬细胞极化治疗急性心肌梗死。


延伸阅读:

1、新综述| 间充质干细胞外泌体治疗心血管疾病

2.好文!为什么说干细胞外泌体将是修复心脏功能的新主流?

与衰老相关的骨疾病如骨质疏松症、骨关节炎和骨折与外泌体也息息相关。最常见的骨疾病如骨质疏松症、骨关节炎和骨折与外泌体有明显的相关性。越来越多的证据表明干细胞来源的外泌体具有潜在的再生能力。


研究表明,间充质干细胞衍生的外泌体能够恢复成骨细胞分化受损的大鼠骨丢失疾病,在经辐射处理28天后,结果显示大鼠骨体积明显减少。通过静脉注射间充质干细胞衍生外泌体,可减轻骨丢失。同时,与未处理组相比,辐照后用外泌体治疗可增加BOT处钙沉积和成骨基因RUNX2的mRNA表达。


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无针注射人真皮成纤维细胞球体的外泌体改善皮肤光老化[2]


阿尔兹海默病是老年痴呆最常见的类型,是一种严重损害记忆和认知功能的神经系统退行性疾病。多项研究结果表明,间充质干细胞外泌体具有治疗阿尔兹海默病的潜力,主要是因为它能够促进炎症、调节免疫功能、促进神经细胞轴突生长等,这些生物学特性使其能够很好的针对阿尔兹海默病核心病理机制发挥效果[3]。


展望


近年来,利用外泌体作为药物或基因传递的生物载体成为了新的研究热点。这些纳米囊具有良好的宿主生物分布和生物相容性,并且患者自身体液或细胞培养物会产生该物质,可以避免免疫原性的问题。然而,外泌体作为药物抵抗衰老及其相关疾病仍有挑战需要克服,例如这其中的确切的机制尚未清楚。随着科学技术的不断发展,干细胞外泌体应用于治疗衰老相关疾病的临床研究将越来越多,干细胞外泌体抗衰老也将取得更大的突破。


参考文献:

1.Xu and Tahara, 2013, The role of exosomes and microRNAs in senescence and aging.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169409X12002323#f0010

2.Hu et al, 2019, Needle-Free Injection of Exosomes Derived from Human Dermal Fibroblast Spheroids Ameliorates Skin Photoaging.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31449388/

3. 间充质干细胞外泌体在阿尔兹海默症治疗中的研究进展

https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-ZXGA201904010.htm


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