衰老,是人類從古至今都無法解決的一大難題。如何延緩衰老,成為了科學界從沒有停止探索的核心課題。
如何才能在人生的最后階段避免疾病的折磨,如何在中年以后遠離心血管疾病,骨質疏松,癌癥,阿爾茲海默癥,糖尿病等疾病,在120歲的時候仍然可以以健康的身體狀況生活?
要研究為什么變老,我們首先要討論一下,「衰老」指的是什么。
我們對“變老”這個詞很熟悉——白頭發(fā)、皺紋、老花鏡… 那從生物角度來講,要明白生物的衰老,我們必然要從細胞的衰老講起。
細胞衰老,一般認為指的是,隨著時間推移,細胞對壓力和其他細胞損傷的抵抗力逐漸下降,導致細胞功能逐漸喪失,細胞活率下降。
延緩衰老,增壽15%的秘密就藏在干細胞中
美國愛因斯坦醫(yī)學院的科學家蔡東升團隊發(fā)現(xiàn),大腦下丘腦中的干細胞可以控制身體老化發(fā)生的速度。在小鼠研究中的這一發(fā)現(xiàn),可能會為防止與年齡有關的疾病發(fā)生和延長壽命帶來新的策略。
蔡東升表示說:“我們的研究表明,下丘腦神經干細胞的數(shù)量在動物的生命周期內自然下降,而這種下降加速了衰老。但我們同時發(fā)現(xiàn)這種損失的影響并非不可逆轉,通過補充這些干細胞或它們產生的分子,就可以減緩甚至逆轉全身老化的各個方面。”
延長壽命15%的密鑰——神經干細胞
神經干細胞是存在神經系統(tǒng)中的干細胞,它有分化為組成大腦細胞組織結構的神經元、星形膠質細胞和少突膠質細胞的潛力,并擁有自我更新的機制(一般細胞分化成腦細胞后,就會停止增生;但干細胞還會繼續(xù)增生),因此可以修補腦細胞,它修補腦細胞的機制如下:
n 修補損傷細胞:患者神經或腦組織損傷部位,會釋放趨集因子,吸引干細胞透過血腦屏障,高度聚集在損傷部位,并且分化成能修補損傷處的神經細胞或腦組織。
n 促進修復:分泌多種促進神經發(fā)育的生長因子,促進受傷組織的修復。
n 建立新回路:可以增加神經突觸的聯(lián)系和傳導訊號功能,建立新神經傳導回路。
神經干細胞的凋亡導致衰老
研究人員首先通過觀測健康小鼠的衰老過程研究了這些細胞的命運。當小鼠達到約10個月時,下丘腦干細胞的數(shù)量開始減少,這是在老化開始出現(xiàn)常見跡象之前的幾個月。蔡博士說:“小鼠到了晚年(大約2歲),大部分這些細胞已經不見了。”
研究人員選擇性地破壞中年小鼠的下丘腦干細胞,并觀察會發(fā)生什么現(xiàn)象。蔡博士說:“與對照組健康小鼠相比,這種破壞大大加速了老化,且干細胞被破壞的小鼠更早死亡?!?/span>
既往的這些研究表明,下丘腦與衰老密切相關。在人體中,這塊腦區(qū)負責調控激素分泌,能影響人體生長發(fā)育,以及代謝繁殖。
早在2013的《Nature》雜志上,愛因斯坦醫(yī)學院的研究人員驚訝的發(fā)現(xiàn),下丘腦對人體的衰老進程也有著調控作用,能影響人的壽命。現(xiàn)在,科學家已經確定下丘腦中控制衰老的細胞,是很少一部分可以形成腦神經元的成熟神經干細胞。
下丘腦干細胞如何發(fā)揮作用
蔡博士和同事們發(fā)現(xiàn),下丘腦干細胞似乎通過釋放稱為微小核糖核酸(miRNAs)的分子發(fā)揮其抗衰老作用。它們不參與蛋白質合成,而是在調節(jié)基因表達方面發(fā)揮著關鍵作用。miRNAs被包裹在稱為外來體的微小顆粒內,下丘腦干細胞將其釋放到小鼠的腦脊液中。
研究人員從下丘腦干細胞中提取了含有miRNA的外來體,并將其注入兩組小鼠的腦脊液:下丘腦干細胞被破壞的中年小鼠和正常的中年小鼠。通過組織分析和行為測試顯示,這種治療顯著減緩了兩組動物的老化,測試包括評估小鼠的肌肉耐力、協(xié)調、社會行為和認知能力等變化。
目前,研究人員正試圖確定miRNAs的特定種群以及負責抗衰老作用的這些干細胞分泌的其他因子,這是減緩衰老過程、治療與年齡相關疾病的必要條件。
干細胞增壽15%的小鼠實驗
我們的研究表明,下丘腦神經干細胞的數(shù)量在動物的生命周期內是一直在自然下降的,而這種下降加速了衰老的進程。但我們發(fā)現(xiàn),這個過程是可逆的,通過補充這些干細胞或它們產生的分子,可以減緩甚至逆轉整個機體各個方面的衰老。
當研究員往小鼠體內注射毒素特異性地殺死這些干細胞的時候,他們觀察到小鼠衰老的過程加快,出現(xiàn)記憶力下降、肌肉力量衰退、耐力和協(xié)調性下滑的現(xiàn)象。“干擾這些干細胞,極大加速了衰老速度,”蔡教授說:這些神經干細胞被摧毀的小鼠,死得要比對照組更早。
既然干細胞減少可能會影響小鼠的壽命,那么增加下丘腦里的神經干細胞,會不會延長小鼠的壽命呢?
在接下來的研究中,研究人員在新生小鼠下丘腦內注射了兩種不同的神經干細胞:第一種未經改造,注射后很容易就會死亡,相當于沒注射;
第二種經過了改造,注射后能存活很久。
四個月后,這些小鼠與第一種未經改造的同齡小鼠相比,明顯具有較強的認知力和肌肉功能。平均而言,這些小鼠的壽命延長了10%到15%。
人體臨床試驗備受矚目
小鼠實驗的成果,相當于80歲的人類可以延長壽命至92歲。
因此,研究團隊希望可以利用這個生物技術來幫助人類延長壽命并對抗老化和老化衍生的相關疾病。不過要進行人體臨床實驗前,必須先培養(yǎng)出人類的神經干細胞,并利用基因技術讓干細胞擁有抗發(fā)炎環(huán)境的特性,才有可能重復小鼠實驗中對抗老化的機制。
盡管有這些懸而未決的問題,但這是一項令人震驚的發(fā)現(xiàn),讓我們知道了下丘腦干細胞對于延緩衰老的重要性,同時也意味著,補充下丘腦干細胞,或許能夠減緩人類衰老。
蔡博士建議針對下丘腦的抗衰老療法可能需要在中年時期進行,這個時期一定把握在一個人的肌肉和新陳代謝發(fā)生退化但是還可以逆轉之前。
目前干細胞被廣泛應用于衰老相關性疾病或慢性病的治療中,包括衰老綜合征,帕金森、肌肉萎縮癥、糖尿病,神經系統(tǒng)疾病、心血管疾病等。
干細胞技術為再生醫(yī)學開啟了新的篇章,也許未來不久,我們真的能夠完全掌控長生的秘訣,讓我們拭目以待!