一文读懂，干细胞为何能抗衰老
内容：摩西 | 编辑：喜宝
导语 / Introduction
随着人们生活质量的不断提高，抗衰老的要求日益增强。干细胞具有自我更新、多向分化和旁分泌因子分泌能力，在创伤修复、组织再生和抗衰老等临床医学领域显现出良好的应用前景。
衰老是一个普遍发生于绝大多数生物的病理生理过程，随年龄增加而缓慢出现。衰老机体表现为正常生理功能的不可逆衰退，包括记忆力下降、反应迟钝、运动能力减弱、相关激素分泌减少等多种脏器退行性变化，以及老年斑、皮肤褶皱、头发稀疏变白等外在表现，是生长抑制和获得性躯体损伤的累积效应。
延缓衰老、永葆青春，自古以来就是人类不懈追求的目标。
衰老机体中几乎普遍存在的是组织结构的改变，不仅在微观和宏观层面均有明显表现，而且伴随着组织功能的损伤和对损伤的反应缺失。细胞是生物体结构和功能的基本单位，衰老细胞是机体器官衰老、整体衰老的结构基础[1]，因此衰老细胞的再生成为抗衰老研究的主要方向。
干细胞具有自我更新和多向分化潜能，是实现细胞再生的“种子”，机体可通过自体干细胞的增殖和分化实现细胞更新；但各个组织器官的干细胞数量会随着年龄的增长而逐渐减少，增殖分化能力也会下降，故而受损的组织器官无法得到及时修复，导致人体衰老或疾病的发生[2]。而细胞疗法之一的干细胞疗法，为人类长生不老之梦提供了希望，并已初步在脂肪干细胞、骨髓间充质干细胞的抗衰老实验中得到证实。
本文就干细胞在抗衰老领域的研究进展进行综述，为未来相关医疗保健及美容产品的开发提供借鉴。
衰老与干细胞
构成人体的200余种细胞中，大部分为终末分化细胞，高度分化使其失去了再分裂的能力，最终会衰老、死亡；但同时机体也保留了一部分未分化的原始细胞，即干细胞。这些细胞在特定条件下或者产生新的干细胞，或者按一定的程序分化形成新的功能细胞，从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡[3]，当衰退的进程大于再生长的能力时表现为衰老；如果细胞再生能力更强，那么组织衰老的进程将被延缓甚至阻断。
干细胞的功能、特点使得其在创伤修复、神经再生和抗衰老等临床医学领域具有广阔应用前景。已有研究证明，干细胞在心血管疾病、代谢病、帕金森氏综合征、肝硬化、白血病等多种疾病的治疗中疗效显著；而干细胞抗衰老更是《Science》杂志评选出的1999年度10大科学进展之一，由此引发的“再生医学”革命[4]不容小觑。
- 人体干细胞数量随年龄增长而减少 -
*图源
Goodell MA,Rando TA.Stem cells and healthy aging[J].Science,2015,350(6265):1199-1204
可以想见，干细胞抗衰老效应的发挥取决于是否能够取得足够数量的理想的干细胞。由于机制和实现手段的复杂性，目前通过内源性干细胞的干预实现抗衰老效应还有很长的路要走。而干细胞抗衰老的另一个方向—使用外源成体干细胞纠正机体老化问题则研究较为广泛、应用较为成熟。
目前几种抗衰老相关的干细胞
大量研究发现，存在于机体整个生命过程中的干细胞具有抗氧化、抗皱、促进伤口愈合等功能[10]。最直接的证据是，真皮多能干细胞（Dermal multipotent stem cells，DMSCs）通过提高I型胶原蛋白水平、增加皮肤厚度防止皮肤老化[11]，并可与真皮干细胞（Dermal stem cells，DSCs）共同作用增加皮肤前体细胞的数量及表皮再生能力。
而可用于抗衰老的外源成体干细胞主要包括脂肪干细胞、骨髓间充质干细胞和妊娠组织来源的间充质干细胞；高度未分化的胚胎干细胞也有少量应用，其中多能干细胞来源广泛且不涉及伦理问题，成为目前国际上研究和应用最多的干细胞种类。
脂肪干细胞
脂肪组织是一种可再生的干细胞来源，多数脂肪干细胞来源于脂肪组织中的纤维组织和血管壁，少数游离于脂肪间。脂肪干细胞可分化成骨骼、脂肪、心肌、神经等多种组织，同时释放重要的生长因子、细胞因子来促进伤口愈合、调节炎症反应、减少瘢痕形成和抗衰老[12]。在抗衰老应用中，脂肪干细胞不仅可以作为填充剂，还可成为永久性的再生剂，其分化能力强，因而抗衰老效果明显，疗效持久。脂肪间充质干细胞的移植对改善面部肌肉萎缩和面部脂溢患者的症状效果明显，其与透明质酸的联合使用还能实现光老化皮肤的修复[14]。方便实现自体移植则是脂肪干细胞抗衰老应用的无可替代的优势，使用过程中几乎不存在安全性问题。
骨髓间充质干细胞
包括造血干细胞、间叶基质细胞、内皮细胞等，是一个多能间充质细胞的异质群体，可用于电离辐射等所致组织损伤的修复及再生，在组织损伤的再生作用中，既可分化为功能性实质细胞，又可为其他细胞创造生长的微环境[15]。骨髓间充质干细胞已作为疾病或损伤组织再生的有力工具[16]，用于软骨细胞、成骨细胞、脂肪细胞、神经元细胞等的潜在分化。抗衰老方面，动物实验表明[17]，胎鼠源骨髓间充质干细胞能有效延缓小鼠衰老进程，使小鼠存活时间明显延长，细胞移植3个月后小鼠皮肤、心脏、肾脏、肺脏、结肠等器官的衰老程度均低于对照组。
妊娠组织来源的间充质干细胞
具有比成体来源的间充质干细胞更强的增殖能力，且干细胞产率高于骨髓，可调节多个生物学过程，如血管生成、形态发生、组织再生和细胞存活。作为基于细胞的组织再生疗法的重要实现手段，这种外源性间充质干细胞的移植对减少瘢痕、促进组织再生的作用已在模型动物或临床试验中得以显现[18]。有研究证实，胎膜来源的间充质干细胞的移植可以刺激心肌细胞增殖，修复心肌梗死患者受损的心脏[19]。值得一提的是，脐血/脐带中干细胞具有无肿瘤污染、增殖能力强、采集方便、免疫活性低、对供者无不利影响等优点，可以成为理想的抗衰老干细胞来源。
胚胎干细胞
胚胎是多能干细胞的主要来源，可以诱导分化出血液、内皮、心肌、骨骼、神经等细胞。动物实验表明，人胚胎干细胞向衰老小鼠损伤组织植入，可产生激活抗衰老信号的可溶性蛋白，发挥抗衰老作用[21]。但由于伦理学问题，胚胎干细胞的临床应用受限。
人诱导多能干细胞
（Induced pluripotent stem cells，iPSCs），也已证实可以治疗特异性皮肤病或者使皮肤返老还童[22-23]。
干细胞抗衰老机理
干细胞抗衰老除了干细胞本身在组织微环境作用下，多向分化为组织细胞，替代衰老死亡的细胞外，还具有强大的分泌功能，分泌一些生长因子、细胞因子，提升机体抗自由基能力，发挥促进血管生成及细胞增殖分化、抑制炎症反应及趋化性、调节细胞粘附及迁移的功能，刺激组织细胞的再生、修复功能，加速伤口愈合和组织重塑，达到对抗衰老的目的。
- 干细胞可能起到的抗衰老作用 -
脂肪干细胞分泌的其他细胞因子，如血管内皮生长因子、表皮生长因子、纤维生长因子、抗纤维化的细胞因子等，主要通过促进血管再生与血管稳定、提升皮肤成纤维细胞的功能、免疫调节、中和活性氧等机制发挥作用。还可分化为各种皮肤细胞等[24-25]，是目前抗衰老最具潜力、最实用的新手段；
骨髓间充质干细胞能够分泌多种生长因子和细胞因子，甚至被比作生长因子工厂。如白细胞介素6（Interleukin 6，IL-6）、IL-12、IL-14、白血病抑制因子、粒细胞集落刺激因子等造血功能必需的细胞因子，以及胶质源性神经营养因子、神经生长因子等神经营养因子[27]，从多个角度发挥抗衰老作用；
妊娠组织来源的间充质干细胞，从胎盘和脐带组织中分离出的间充质干细胞，经体外培养，其上清液中可检测出多种血管生成、伤口愈合相关因子的分泌[28]，包括IL-6、IL-8、转化生长因子β1（TGF-β1）、单核细胞趋化蛋白1（MCP-1）、血管内皮生长因子（VEGF）、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）等，为维持体内微环境，以及在创伤和溃疡治疗的临床应用提供了分子基础。在众多的细胞因子中，具美白作用的有TGF-β等；具抗皱作用的有TGF-β、HGF、VEGF、胰岛素样生长因子（IGF）等；具伤口愈合作用的有VEGF、血小板源性生长因子（PDGF）、碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）、HGF等；具抗氧化能力的有HGF、IGF、IL-6、色素上皮细胞衍生因子（PEDF）、SOD等[29-32]。
结语
干细胞失能、衰老、丢失或凋亡导致了皮肤的老化。以干细胞为基础的治疗，或辅以适当的药物，可解除包括端粒酶变短、雌激素丢失等，从而控制老化进程。自我更新、多向分化和旁分泌因子的分泌正是各种干细胞发挥抗衰老作用、促进皮肤再生的机制之所在。
为避免机体老化后干细胞干性减弱，进行自体干细胞的早期储存不失为一种明智的选择，但亟需规范行业发展，完善管理办法，保证质量可控、评价标准可靠，特别是安全性和细胞干性的评价。对于外源成体干细胞的抗衰老应用，可以尝试细胞因子替代疗法，降低技术门槛。而从促进干细胞动员的角度发现新的抗衰老干预靶点，必将催生新型药物的发展，乃至衰老机制的最终破解。
主编叨叨
作为在国家十三五科技创新规划中重点提及的颠覆性技术创新，将干细胞技术应用在抗衰领域中已展现出巨大潜力。在未来，健康地老去有望从少数人的幸运走向大部分人的常态，让我们拭目以待。