如何抵抗衰老？干细胞疗法有用吗？

出品：科普中国

作者：刘伯男

监制：中国科普博览

我们对“衰老”这个词不陌生，但是人们常常把衰老片面的解读为：岁月带来的花白头发，松弛的皮肤、苍老的面容，而忽略了机体整体的变化。

因此，很多人把抗衰视为是对外貌的保养，于是水光针，玻尿酸、胶原蛋白等产品成为了保持年轻容颜的选择。医疗美容虽可延缓容颜的衰老，却不能改善衰老的身体症状，即便貌美如花也逆转不了精力减退、记忆力变差、抵抗力减弱、内脏器官机能衰退等衰老本质的进程。

为了抵抗衰老，人们尝试着各种各样的方法，如今，干细胞抗老也受到了大家的关注，但是，干细胞真的能抗衰老吗？

在讨论这个问题前，我们首先应该要讨论一下，“衰老”指的是什么。

什么是衰老？

首先，我们要明确一点，衰老可不仅仅是指容颜老去哟，具体来说衰老可分为细胞衰老和机体衰老。

先来看细胞衰老，它已经具有相对明确的判断标准，衰老细胞典型的特征是在应激条件下细胞传代发生终止，直接相关的应激条件包括化疗、代谢废物累积和端粒磨损等。

我们生活的环境和遗传因素都会影响机体许多关键的细胞过程和途径，造成干细胞耗竭、基因不稳定性、端粒磨损、表观改变、蛋白质失稳等，这些都被认为是衰老的标志（图1）。衰老细胞长期积累会形成慢性炎症，成为多种慢性疾病的风险因素。

图1 衰老的标志

(图片来源：参考文献[1])

机体衰老是随着时间推移机体组织器官功能逐渐丧失的过程，也是增龄相关慢性疾病、总体健康状况恶化和认知能力渐进性下降的一个最重要的因素。

常见的机体衰老常伴随着老年性疾病，如神经退行性疾病、心血管疾病或者运动系统疾病，通常因老年人脆弱体质易伴随其他并发症，治疗和改善疾病进程的难度较大。

干细胞疗法在抗衰老中的应用

干细胞可不是最近才出现的新事物，早在20世纪60年代，科学家就开启了研究干细胞的先河，这是一类具有高度自我更新能力及多向分化潜能的细胞，是构成机体所有功能细胞的种子细胞，在体外适宜条件下培养可分化为多种功能细胞及组织器官。

在生命过程中，干细胞功能及数量发生动态变化（图2）。生存和繁殖阶段对物种至关重要，因此干细胞在这两个阶段的特性受到自然选择的影响。

图2 生命周期内干细胞动态变化模型

(图片来源：参考文献[2])

干细胞的生命周期大致可以分为三个阶段。在胚胎发生和器官生长期间，干细胞高度活跃，有助于组织的形成和生长；在生殖高峰期，生长受到抑制，干细胞功能在于维持和修复组织；在生殖成熟期之后，繁殖力下降，就进入“保护老化”期，细胞和组织功能很少受到进化压力，正是在这一阶段，大多数组织中的干细胞功能（不一定是干细胞数量）会急剧下降。

小小的干细胞可以说有着大大的作用，它可以修复细胞的损伤，补充细胞的消耗，激活细胞的能量，在细胞的状态和命运决定上发挥决定性作用。目前，超过14种疾病和损伤的细胞疗法已经进入临床试验（图3）。

图3：PSC细胞治疗的临床试验

（图片来源：参考文献[3]）

当然，回到咱们抗衰老的主题，目前干细胞治疗衰老及衰老相关疾病成果也十分丰富，比如：

（1）骨髓间充质干细胞移植被用于改善衰老虚弱症状

老年衰弱综合症的症状包括步伐变慢、能力消耗受限、身体耗竭等。迈阿密大学进行的骨髓间充质干细胞治疗老年虚弱综合症，已经在人类受试者中进行了I期和II期试验。

令人欣喜的是，在该临床试验中有多器官的改善效果，如治疗组的所有患者在3个月和6个月时都增加了6分钟步行距离和6个月时的炎性细胞因子、肿瘤坏死因子（TNF-α）水平下降，认知水平得到提升。

同时，研究指出就骨髓间充质干细胞给药的安全性而言，输注后1个月内未发生治疗突发的严重不良事件。

不过，虽然实验在改善老年虚弱病人的功能方面取得成功，但人们仍在质疑实验参与人员较少，需要更多的结果来证明对老年患者的作用。

（2）改善神经退行性疾病

在衰老过程中，几乎所有的大脑都会发生特征性变化，包括脑萎缩、神经元和突触连接的丧失。这些与年龄相关的变化导致与神经变性相关的神经元活性下降和突触功能障碍。

静脉输注的骨髓间充质干细胞可以穿过血脑屏障，这是获得适当疗效的必要先决条件。多项研究的体内和体外实验记录了移植的骨髓间充质干细胞的影响，这些研究表明骨髓间充质干细胞可以促进神经发生并改善神经状态。

图4 骨髓间充质干细胞对衰老脑的神经保护作用

（图片来源：参考文献[4]）

静脉注射的骨髓间充质干细胞可以通过分泌各种神经营养因子，如神经生长因子（NGF）、血管内皮生长因子（VEGF）和成纤维细胞生长因子2（FGF2），迁移到损伤区域并分化为神经元样细胞。

这些分泌体从非基因修饰的骨髓间充质干细胞中释放，在诱导神经元分化和提高损伤后的存活率方面起着重要作用。

（3）改善年龄相关性黄斑变性

年龄相关性黄斑变性，又称为老年性黄斑变性,是黄斑区结构的病理性衰老改变，是一种不可逆性的威胁老年人视力的疾病。

患者常常有眼前固定黑影、视物变形等症状，且萎缩性“干性”年龄相关性黄斑变性以色素上皮丢失和进行性视网膜神经细胞功能障碍为特征，目前尚无治疗方法。

2018年，南加州大学Peter J Coffey团队开发了一种由胚胎干细胞衍生的视网膜植入物及配套手术技术，帮助黄斑变性患者恢复视力(图5)。

图5 病例术前和术后12个月时细胞贴片的结构和功能结果成像。(图片来源：参考文献[5])

研究者使用字母表用于评估手术后患者“最佳矫正视力”，在12个月内，患者1和2的矫正视力分别从10个字母提高到39个字母，以及从8个字母提高至29个字母。

显微视野检查是用微局部光刺激的感知测试显示两名患者视觉灵敏区域增加。患者1和患者2的阅读速度分别从1.7提高到82.8和从0提高到47.8字/分钟。

干细胞疗法延缓衰老的可能机制和挑战

干细胞拥有强大的功能，虽然干细胞改善衰老的关键调节因子仍未完全确定，但可以把它作为对抗年龄相关疾病和机体衰老的预期治疗手段。

大量的科学实验和临床实践证明，干细胞能够通过多种机制，实现针对受损及衰老细胞的再生与修复。

比如，骨髓间充质干细胞能产生分化细胞，促进组织再生，改善组织功能。还能发挥免疫调节功能，通过抑制免疫细胞的增殖等各种方式来减轻炎症，帮助组织修复。此外，干细胞还可以通过旁分泌改善组织微环境，通过分泌可溶性分子来促进组织再生（图6）。

图6 HUC-MSCs的临床应用及作用机制

（图片来源：参考文献[6]）

大家可以看到，各种证据都表明干细胞在抗衰老领域有希望发挥作用，但我们却不能盲目乐观，因为干细胞疗法的安全性一直以来都还存在质疑。比如，体外长期骨髓间充质干细胞扩增可导致染色体异常，在体内可能诱发肿瘤。

不过，相信随着干细胞技术的成熟与研究的不断深入，未来干细胞应用于衰老及老年疾病治疗将逐步走向临床。

编辑｜王婷婷

参考文献：

[1] From discoveries in ageing research to therapeutics for healthy ageing

[2] Stem cells and healthy aging. Science, 2015

[3] Pluripotent stem cell-based cell therapy-promise and challenges

[4]Application of mesenchymal stem cell therapy for aging frailty: from mechanisms to therapeutics

[5] Phase 1 clinical study of an embryonic stem cell–derived retinal pigment epithelium patch in age-related macular degeneration

[6]What is the impact of human umbilical cord mesenchymal stem cell transplantation on clinical treatment?