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撰文：福建医科大学 YANG
本文审核专家：江苏大学附属医院 李晶教授
引言
研究人员对近 2000 名20 至 40 岁育龄女性的 DNA 数据进行分析后发现，与未生育女性相比，至少生过一个孩子的女性端粒平均短了 4.2%，相当于细胞加速老化 11 年。
衰老的核心标志之一就是端粒的缩短。一旦端粒缩短到临界点，细胞将进入衰老阶段，不再分裂，导致组织再生能力下降。
2024年新发表的文献表明，间充质干细胞及其外泌体在预防端粒缩短和生物衰老加速方面具有积极的作用。
（1）间充质干细胞外泌体中的miRNA和蛋白质等成分可以通过调控端粒酶的活性，延缓端粒的缩短，保持细胞的增殖能力。
（2）间充质干细胞外泌体能够减少体内的氧化应激水平，减轻氧化对细胞和端粒的损伤，从而保护细胞免受衰老的侵害。
本文为大家科普端粒的功能与衰老的关系、间充质干细胞外泌体预防端粒缩短的作用机制，以及间充质干细胞外泌体在抗衰老领域的临床数据。
随着年龄的增长，我们的身体逐渐进入衰老阶段，表现为功能减退、免疫力下降以及各种年龄相关疾病的发生。
衰老的核心标志之一就是端粒的缩短，端粒的每次复制都伴随着其长度的减少。
当端粒缩短至一定程度时，细胞进入衰老状态，无法继续分裂和再生，影响机体的再生修复能力。
此外，当端粒因生物或环境应激因素的损伤而过早缩短时，会导致生物衰老的加速。
近年来，间充质干细胞（MSCs）及其分泌的外泌体（EVs）在延缓衰老、抗衰老的研究中展现出巨大的潜力。一篇发表于《Bioengineering》的最新综述[1]探讨了 MSCs及其EVs在预防端粒缩短和生物衰老加速方面的作用。此外，该文章还详细阐述了MSCs及其EVs在抗衰老治疗应用的策略。
端粒：衰老的“计时器”
1. 端粒的功能与衰老关系:
端粒位于染色体的末端，起到保护染色体免受损伤的作用。随着每次细胞分裂，端粒会被“剪短”，这也是细胞衰老的核心机制之一。
图片来自海洛站酷
端粒长度的缩短被认为是衰老的分子基础，一旦端粒缩短到临界点，细胞将进入衰老阶段，不再分裂，导致组织再生能力下降。
端粒的这种“生物时钟”使其成为衰老的关键生物标志。
2. 端粒酶的作用与限制:
在某些类型的细胞（如干细胞和生殖细胞等）中，存在端粒酶能够逆转端粒缩短，延长端粒长度，维持细胞的长期增殖能力。
然而，大多数体细胞在分裂过程中端粒酶的表达并不活跃，因此端粒会随每次分裂逐渐缩短。
当端粒缩短至一定程度后，细胞的复制能力就会丧失，进入衰老或凋亡状态。目前，端粒长度与衰老的关系是当前衰老生物学中的一个研究热点。
图片来自文献[1]
从端粒角度，干细胞与外泌体是如何抗衰老的？
干细胞，尤其间充质干细胞（MSCs）具有较强的自我更新能力和多向分化潜力，能够分化为成骨细胞、成软骨细胞、脂肪细胞等多种类型的细胞，广泛参与体内的组织修复和再生过程。
研究发现，MSCs主要通过分泌细胞因子和外泌体，能够有效延缓衰老过程，促进受损组织的修复。
图片来自文献[2]
外泌体（EVs）是由干细胞分泌的直径约30-150 nm的膜泡，它们含有多种活性物质，如mRNA、miRNA、蛋白质、脂质等，能够在细胞之间进行有效的信息传递。MSCs通过分泌外泌体（EVs）来向目标细胞传递信号，调节其基因表达和功能状态，达到调节免疫反应、抑制炎症、促进组织修复等效果。
外泌体预防端粒缩短的机制：
延缓端粒缩短：EVs中的miRNA和蛋白质等成分可以通过调控端粒酶的活性，延缓端粒的缩短，保持细胞的增殖能力。
抑制氧化应激：EVs能够减少体内的氧化应激水平，减轻氧化对细胞和端粒的损伤，从而保护细胞免受衰老的侵害。
改善细胞微环境：EVs含有能够调节细胞微环境的分子，如抗炎因子等，能够改善衰老细胞的功能状态，促进组织修复[1-2]。
间充质干细胞和外泌体在抗衰老中的临床案例
随着对MSCs及其EVs抗衰老机制的深入了解，这一技术已开始向临床应用迈进。
近年来，在临床研究中MSCs和EVs成为了抗衰老治疗的重要组成部分，尤其是在皮肤衰老、骨骼退化、心血管疾病、神经退行性疾病等方面。
MSCs和EVs的应用前景广阔，可通过分析患者的衰老特征和病理状态，结合不同来源的MSCs及外泌体，个性化治疗方案有望提高疗效，延缓衰老进程。
（1）干细胞外泌体在面部抗衰上的应用案例
随着生活水平的提高，外表的衰老越来越引起人们的重视。
1项研究[3]利用含有间充质干细胞外泌体的成分来制备成面霜，并证实了这种面霜可抑制黑色素，增加透明质酸合酶的表达。
在人体中测试该产品时发现，在使用 2 周和 4 周后，受试者的肤色和光泽增加，皮肤雀斑明显减少。在极寒和干燥的天气条件下，还能提供很好的保湿效果。
图片来自文献[3]
（2）间充质干细胞治疗年龄相关疾病的案例分享
动脉硬化是一种与年龄相关的疾病，也是心血管疾病的主要原因。日本的一项研究[4]中共有78例患者接受了2930至20,000×10 ^4 个自体间充质干细胞（Ad-MSCs）回输治疗。
结果表明，间充质干细胞治疗显着改善患者 高密度脂蛋白（HDL）、低密度脂蛋白（LDL ）和残余样颗粒 (RLP) 胆固醇水平，并且未观察到与治疗直接相关的不良反应或毒性。（下图为其中1位患者颈总动脉彩超显示，治疗后近 4 个月，动脉斑块从从 1.7 mm下降到 1.1 mm ）
图片来自文献[4]
小结
干细胞与外泌体在抗衰老领域的研究，展示了未来衰老治疗的广阔前景。通过调节端粒长度、保护细胞免受氧化损伤以及促进细胞修复，干细胞及其外泌体能够显著延缓衰老过程，提高机体的再生能力。随着技术的不断进步和临床试验的推进，二者或许将在抗衰老领域带来革命性的变化，成为延缓衰老、抗击衰老相关疾病的重要武器！
[1] Arellano MYG, VanHeest M, Emmadi S, Abdul-Hafez A, Ibrahim SA, Thiruvenkataramani RP, Teleb RS, Omar H, Kesaraju T, Mohamed T, Madhukar BV, Omar SA. Role of Mesenchymal Stem/Stromal Cells (MSCs) and MSC-Derived Extracellular Vesicles (EVs) in Prevention of Telomere Length Shortening, Cellular Senescence, and Accelerated Biological Aging. Bioengineering (Basel). 2024 May 21;11(6):524. doi: 10.3390/bioengineering11060524. PMID: 38927760; PMCID: PMC11200821.
[2] Huang M, Liu Y, Zhang L, Wang S, Wang X, He Z. Advancements in Research on Mesenchymal Stem-Cell-Derived Exosomal miRNAs: A Pivotal Insight into Aging and Age-Related Diseases. Biomolecules. 2024 Oct 24;14(11):1354. doi: 10.3390/biom14111354. PMID: 39595531; PMCID: PMC11592330.
[3]Kim KH, Lee S, Bae S. Whitening and moisturizing enhancing effects of three-dimensional human adipose-derived mesenchymal stem cell-conditioned medium-containing cream. J Cosmet Dermatol. 2023 Dec;22(12):3352-3361. doi: 10.1111/jocd.15879. Epub 2023 Jun 23. PMID: 37352456.
[4]Ohta H, Liu X, Maeda M. Autologous adipose mesenchymal stem cell administration in arteriosclerosis and potential for anti-aging application: a retrospective cohort study. Stem Cell Res Ther. 2020 Dec 11;11(1):538. doi: 10.1186/s13287-020-02067-x. PMID: 33308301; PMCID: PMC7733281.
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