移植干细胞的抗衰老作用

2011-11-07 12:36 阅读(?)评论(0)

   关于衰老的机制还没有根本确定,除了饥饿疗法得到公认外,抗衰老研究也没有大的进展。人和其它多细胞动物的生命是个动态平衡的过程,必须经常不断补充新的组织细胞才能存活。干细胞的研究为提高组织损伤修复、治疗衰老退行性疾病、甚至延缓组织器官的年龄依从性功能下降带来希望。但至于随着年龄的增长,干细胞功能下降是衰老的原因还是结果,至今仍无定论。成体干细胞能够分化成机体各种类型的细胞,它对机体自我修复和组织再生至关重要;它需要实现“自身平衡”,随着年龄的增长,成体干细胞功能逐渐降低、数目减少,机体血细胞和其它细胞的再生能力逐渐下降,机体因而也逐渐衰老。所以补充外源间充质干细胞有可能改善老年动物生存质量,提高动物寿命。

   有科学家通过补充外源幼稚的同基因小鼠胎鼠源间充质干细胞对15 月龄老年BALB/c 小鼠的抗衰老作用。无菌剖腹产取孕6 天BALB/c 胎鼠细胞悬液状态,100 目细胞筛网滤掉脐带等微量的组织块,用1:1 体积比淋巴细胞分离液连续两次密度梯度离心法除去红细胞等杂质,贴壁培养法纯化、扩增细胞。移植组和补充组每只小鼠每次尾静脉注射0.2 mL 约107 个P1 代细胞,每10 天注射一次,连续注射3 次;对照组注射等量相应PBS溶液,每10 天注射一次,连续注射3 次;移植3个月后观察补充组小鼠一般状况,每当其比较衰弱的时候即尾静脉注射0.2 mL 约107 个P1 代细胞,直至其死亡为止。

   首先总体观察比较移植前后对照组和移植组小鼠的形态改变、精神状况以及活动度。从对照组和移植组中各随机选取10只小鼠于干细胞移植前以及移植3 个月后,用Vevo770. 高分辨率小动物超声系统对其做心脏检查。其中超声测量指标为左室质量、心输出量、每搏量、左室舒张期容积。第二次超声检查后即从做过超声检查的小鼠内眦静脉取血1 mL,测血清总SOD 活力、MDA 含量、GSHPX活力,移植后未发现间充质干细胞移植对小鼠造成明显不良影响,并且观察到移植组小鼠的体力活动、精神状态优于对照组。移植前以及移植3 个月后3组小鼠体重均无统计学差异,且移植组平均存活日期显著高于对照组。

     SPF级BALB/c雌鼠的平均寿命,多报道为561 天]。就小鼠而言,生理的老年小鼠的特征性表现为心房增大、心室容积减小、瓣环扩大、瓣尖增厚、心肌收缩性减退、心肌顺应性减退、泵功能减退[7 ] ;反映免疫功能的脾脏指数减低;反映抗氧化能力的血清总SOD 活力、GSH-PX活力降低,MDA 含量增加。其脏器的特征性组织学变化为:心脏呈心肌病样改变,充血性心力衰竭样改变。肾单位数量减少,肾小球硬化率增加,间质内结缔组织增多。肺脏呈现老年性肺气肿改变。皮肤表皮层细胞减少,毛囊数明显减少,皮下脂肪减少。结肠黏膜萎缩,由于胃肠功能减退,消化道肌层也相应代偿性增厚。而BALB/c 小鼠易患动脉硬化,老年小鼠几乎100% 患有冠心病,所以比较有利于观察干细胞移植后心脏功能和结构的改变。BALB/c 小鼠为国际公认的近交系品种,它们之间的干细胞移植可以认为是同基因移植。P1 代细胞成脂诱导后,油红O特异性将脂肪滴染成鲜红色,说明移植的细胞可向脂肪细胞分化;P1 代细胞成骨诱导后,茜素红特异性将细胞间质的钙结节染成鲜红色,说明移植的细胞可向骨细胞分化,结合培养时的细胞特性,我们有理由认为移植的为间充质干细胞。胎鼠来源的间充质干细胞比成体干细胞更原始,我们采用P1 代原始干细胞,移植的干细胞的分化、增殖潜力更大,同时由于其较低的免疫原性,也更容易植入成功。

移植后未发现移植对小鼠造成明显不良影响,发现肾小球减少、肾小球纤维化为小鼠衰老最为明显的变化。通过对自然死亡小鼠的解剖学检查,未发现干细胞致瘤性。通过整体水平、器官水平、组织细胞水平、蛋白质水平、分子水平,以及器官结构和功能方面的检测、数据分析,显示与对照组相比,胎鼠源间充质干细胞移植可以使小鼠的存活天数延长,使小鼠的抗氧化能力以及免疫功能得到明显提高,延缓了各脏器组织学、结构和功能衰老进程,提示胎鼠源间充质干细胞移植有抗衰老作用。

正常情况下间充质干细胞在体内的主要作用是产生新的组织间质结构,替代老的间质结构,从而服务于各种组织细胞,但它也能通过分化形成各种新的组织细胞。原位杂交实验显示,在自然死亡小鼠多个脏器分裂增生旺盛组织都存在大量的已经分化成各脏器功能细胞的移植的细胞,说明移植的细胞在小鼠体内能够长期存活,而且能够发生迁移,遍布机体多个脏器,还能最终分化成机体各种成熟的组织细胞,与宿主的细胞共同组成完整的个体。推测胎鼠源间充质干细胞通过分化替代途径,形成由部分年轻细胞参与构成的组织器官,从而延缓这些脏器功能衰退。移植入宿主体内的干细胞的数量与宿主本身的细胞总量来说,只占非常小的一部分,况且移植前,宿主本身是一个完好的结构,植入的干细胞要分化、全部替代宿主的组织细胞必然会受到成熟的完整的宿主组织的抑制,本实验中Y染色体杂交阳性细胞也基本分布在皮肤、结肠等分裂代谢旺盛的组织,而心脏等分裂增生较低的组织未检测到阳性细胞,但是这些组织和阳性细胞聚集组织存在同样的形态学改变,即衰老进程同样得到延缓。

虽然人们已经试图提高机体各种可能延缓衰老的蛋白质含量,但是到目前为止,仍没有取得抗衰老研究的突破。这提示机体是个复杂的系统,它可能通过多种微量效应的协同而调控衰老进程。胎鼠间充质干细胞移植有确切的抗衰老功效,这为以后采用细胞重新编程等细胞工程化生产这些细胞做了铺垫性基础工作。然而对机体生存来说,其本身的宿主细胞起主要作用,移植进去的干细胞只起补充作用。推测干细胞的主要作用是弥补、分化取代一部分分裂旺盛的细胞,从而延缓这些脏器的衰老,也可能通过改善血供等途径而改善宿主的间质结构,从而为受体的支架细胞服务,延缓机体的衰老过程。胎鼠源间充质干细胞移植有确切的抗小鼠衰老作用,其可能通过分化替代途径延缓小鼠脏器功能衰退,但不排除其它途径参与其中。

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