今年 8 月,斯坦福大學的研究人員在《自然-衰老》雜志上發表了一項研究,發現人體在4 0 多歲和 60 多歲時會經歷劇烈的衰老變化,人們在這個年齡突然感覺變老了。
60 歲以上是人生第二次“懸崖般衰老”的年齡點。此時,與免疫調節、氧化應激、碳水化合物代謝、腎功能、心血管疾病等相關的分子發生了顯著變化。在這個年齡段,人體最危險的衰老也會發生——免疫衰老。
免疫衰老是一種不可避免的現象,涉及免疫系統隨著年齡的增長而重塑。免疫衰老的特征包括初始免疫細胞數量的減少、記憶細胞的相對增加以及血清中促炎細胞因子水平的增加,這些因素共同削弱了身體的免疫防御能力。65 歲以上的個體感染率較高,癌癥發病率較高,疾病死亡率增加,疫苗效力降低。目前,還沒有有效的治療措施來改善免疫衰老。
由于免疫力減弱,老年人更容易受到嚴重感染。與年輕患者相比,65-74 歲的患者感染社區獲得性肺炎的風險增加了 21%,敗血癥和菌血癥在老年人中也更常見。
其次,作為衰老的直接結果,免疫系統處于持續的亞臨床炎癥狀態,這可能會進一步加劇各種疾病,包括心血管疾病(心肌梗死、高血壓、動脈粥樣硬化)、認知障礙(阿爾茨海默病、帕金森病)、類風濕性關節炎和代謝性疾病(II 型糖尿病)等。
近年來,間充質干細胞(MSCs)因其優異的免疫調節特性和極低的免疫原性而顯示出作為對抗免疫衰老和促進免疫系統再生的治療工具的巨大潛力。MSCs 不僅可以調節免疫細胞的平衡,還可以通過其多向分化能力促進受損組織的修復和再生,為延緩免疫衰老過程提供了新的希望。
最近,一篇題為“Potential of Mesenchymal Stem Cells in the Rejuvenation of the Aging Immune System”的綜述文章發表在《International Journal of Molecular Sciences》期刊上發表。本文全面回顧和分析了間充質干細胞在衰老免疫系統再生領域的研究進展,強調了它們在恢復免疫系統功能和提高機體抗病能力方面的巨大潛力,為未來的研究和應用提供了方向。
免疫衰老的原因:
線粒體活性氧(ROS):線粒體是細胞的“能量工廠”,但在能量產生過程中會產生副產物——活性氧(ROS)。適量的 ROS 對細胞信號傳導和生理功能至關重要,但過量則會導致氧化應激。隨著年齡增長,機體清除 ROS 的能力下降,導致線粒體 ROS 水平升高,進而損傷細胞成分,加速衰老進程。
氧化應激:長期暴露于氧化應激環境下,細胞內的蛋白質、脂質和 DNA 等關鍵分子會受到損傷。這種損傷不僅削弱了細胞的正常功能,還觸發了持續的炎癥反應,如 NF-κB 和 IL-1β 等炎癥因子的激活,進一步加劇了免疫系統的負擔和衰老。
端??s短:端粒是染色體末端的結構,隨著細胞分裂而逐漸縮短。T 細胞作為免疫系統的重要組成部分,其端粒縮短尤為顯著,這限制了 T 細胞的增殖能力和壽命,導致免疫細胞池的老化。
胸腺退化:胸腺是 T 細胞發育和成熟的關鍵場所。隨著年齡增長,胸腺組織逐漸退化,減少了 T 細胞的生成和輸出,特別是初始 CD4+ 和 CD8+ T 細胞的數量顯著下降,影響了免疫應答的多樣性和效率。
自噬受損:自噬是細胞自我清理和修復的重要機制。在衰老過程中,由于氧化應激等因素的累積,自噬功能受損,導致細胞內廢物和受損組分的積累,影響免疫細胞的正常功能和壽命。
表觀遺傳改變:表觀遺傳變化包括 DNA 甲基化、組蛋白修飾和染色質重塑等,它們通過影響基因的可及性和表達模式,調控免疫細胞的分化和功能,從而參與免疫衰老的調控。
基因組不穩定性:基因組不穩定性是衰老和癌癥的共同特征。持續的 DNA 損傷、核膜缺陷和線粒體 DNA突變等因素導致基因組穩定性下降,增加了基因突變和染色體異常的風險,進而影響了免疫細胞的正常功能和免疫應答的準確性。
細胞衰老:在衰老過程中,衰老細胞逐漸積累并失去正常功能。這些細胞表達衰老相關分泌表型(SASP),釋放促炎因子和生長因子等信號分子,加劇了局部和全身的炎癥反應,促進了免疫系統的進一步衰老和功能障礙。
間充質干細胞:恢復老化的免疫系統,改善健康
與年齡相關的免疫力下降的原因之一是間充質干細胞隨著年齡的增長而衰老,它們維持免疫系統的能力逐漸減弱。盡管間充質干細胞具有多能性,但它們在人體內的數量有限,例如,間充質造血干細胞僅占骨髓單核細胞的 0.001% 至 0.01%。因此,該研究表明,間充質干細胞的體外擴增和注射劑量的優化對于維持和增強間充質莖細胞在體內的作用是必要的。
圖注:顯示了與炎癥性疾病和衰老相關的潛在“炎癥標志物”,這些標志物可用于驗證間充質干細胞治療的功效。
研究證實,MSCs 通過分泌各種可溶性因子(如 TGF-β、PGE2、IDO、HGF、NO 等)和直接細胞介導的相互作用來調節免疫反應、控制炎癥狀態并減少促炎細胞因子的表達。此外,MSCs 可能通過促進自噬和減少氧化應激來改善免疫細胞的功能。這些機制為治療與年齡相關的炎癥性疾病提供了新的思路。在老年患者中進行的臨床試驗表明,MSCs 能夠顯著改善患者的身體機能和炎癥狀況。
Golpanian 等人和 Tompkins 等人通過靜脈注射不同劑量的異基因間充質干細胞,在老年患者中進行了 I 期和 II 期臨床試驗。這些研究監測了 6 個月的不良反應,以及患者的身體功能和 TNF-α 水平。
兩項研究表明,靜脈輸注 MSCs 后,患者的循環 TNF-α 水平降低,身體功能顯著改善,治療患者未出現嚴重不良事件。
間充質干細胞改善免疫老化的未來思考
間充質干細胞在修復衰老免疫系統方面的實際效果和未來的轉化應用涉及多種因素,例如由于間充質細胞來源不同而導致療效不一致的可能性、藥物遞送方法的選擇、細胞制備過程的差異等。
盡管 MSCs 治療在減少炎癥標志物方面顯示出潛力,但其長期生存和功能仍需進一步探索。此外,確定最佳劑量和優化治療策略是目前研究的重點。同時,有必要關注 MSCs 對代謝組和脂質生物標志物的影響,以進一步提高治療效果。
總之,MSC 療法在免疫衰老領域顯示出巨大的潛力,但仍需要克服許多局限性和挑戰。未來的研究應側重于優化 MSCs 的來源、給藥方法和治療策略,以實現最佳的治療效果。同時,加強對 MSCs 作用機制的深入探索,將有助于我們更好地了解它們在免疫衰老中的作用,并為開發新的治療方法提供科學依據。
免疫衰老是一個免疫系統功能隨著年齡的增長而逐漸衰退的過程,導致抵抗力減弱、易感疾病和患慢性疾病的風險增加,如心腦血管疾病、癌癥和糖尿病。免疫細胞功能的下降,特別是 T 細胞增殖和反應能力的下降,使老年人更容易受到病原體的侵襲,恢復緩慢。研究表明,間充質干細胞療法是恢復衰老免疫系統的一種有前景的方法。間充質干細胞可以安全地減少炎癥標志物,恢復 T 細胞庫,改善炎癥性疾病的組織病理學。隨著臨床實踐的發展,人們相信間充質干細胞將為免疫衰老和虛弱領域帶來更大的突破。
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