干细胞系列小知识(XXXXXXⅥ)-干细胞衰老及其调控研究意义- 大数跨境

一米生物

2025-06-17

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干细胞衰老及其调控研究意义

衰老是生物体随着生长发育成熟等一系列生命进程而表现的一种各组织器官及微环境等的退化，最终导致细胞水平乃至个体死亡的进程。成体干细胞的衰老是各组织器官衰老的驱动力。基因的遗传因素和表观遗传因素在细胞、低等的模式生物及人类的衰老中都起到重要的作用。基因突变及端粒缩短等遗传因素，DNA 甲基化、组蛋白修饰、染色质结构、ncRNA 调控等表观遗传因素，都会对干细胞乃至生物体的生存寿命产生影响。本文主要是对遗传及表观遗传调控影响干细胞衰老的最新发现进行概述，并且对目前可行性较高的能够延缓衰老或者促进健康衰老的策略进行总结探讨，期望为延缓衰老及实现健康衰老提供潜在的干预靶点和手段。

随着社会的发展，人均寿命的提高，人口老龄化已成为世界各国面临的难题^[1]。衰老及衰老相关疾病的发生，极大地影响着人类的生活质量。

图1 干细胞是人体细胞的源头

“岁岁年年花相似，年年岁岁人不同”，衰老是人体组织器官结构破坏、功能紊乱的多层面的逐渐恶化和组织损伤的累积，会导致器官健康水平和功能下降，增加身体对年龄增加而产生相关疾病的敏感性，使得生物体对各种损伤的反应减弱，最终导致个体内稳态的紊乱甚至个体死亡。衰老的特征鉴定最早是来自于体外培养的人成纤维细胞，表现为当细胞培养一段时间后出现永久的生长阻滞^[2]。近年来，关于衰老的研究有了很大的进展，从线虫寿命到对百岁老人的研究，关于长寿的分子调控机制也越探越明^[3]。其中，生物体的衰老与体内干细胞的衰老也有很大的关联，干细胞自我更新、分化和使受损组织和器官再生的能力伴随衰老过程逐渐降低。目前较公认的“干细胞衰老假说”是生物体中的成体干细胞在自我更新过程中所积累的有害产物或改变会导致组织内的成体干细胞的数量或者功能降低，进而引起个体的多种组织器官的功能丧失和退化，这也被认为是衰老的原因之一^[4]，干细胞被广泛定义为自我更新的前体细胞，具有分化成各种类型细胞的能力，包括胚胎干细胞、成体/体细胞干细胞(如间充质干细胞)、诱导多能干细胞和祖细胞/前体细胞(如心脏祖细胞)。有研究证明，在衰老机体中注射成体间充质干细胞及神经干细胞都会逆转部分衰老的表型，并延长寿命^[5]。因此，充分地解析成体干细胞衰老机制对于延缓衰老有重要意义。

遗传基因水平和表观遗传水平的变化都会影响成体干细胞衰老。衰老的遗传基因调控主要是指在衰老过程中 DNA 水平的突变及端粒 DNA 缩短等因素。表观遗传调控是指在基因组的 DNA 序列不发生改变的情况下，通过改变 DNA 甲基化修饰，组蛋白修饰、染色质重塑、ncRNA 表达等方式改变基因表达水平的调控方式^[6,7]。相对于基因水平，成体干细胞表观遗传调控在衰老进程的命运决定中可塑性强，可操控性大^[8]。已有证据表明，影响新陈代谢因素，比如营养、运动、药物干预等都可以通过表观遗传调控的改变来实现对衰老的调控^[9-11]。

接下来的内容，我们还会概括基因及表观遗传调控方式对干细胞衰老的影响，并且尝试对可能能够延缓或者健康衰老的策略进行探讨，希望为延缓衰老及实现健康老龄化提供潜在的干预靶点^[12]。

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参考文献

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[12] 刘中民.干细胞研究：从基础到临床[M].北京:人民卫生出版社, 2024:101-103.

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