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《Cell》子刊揭秘:逆转衰老,干细胞+细胞外泌体双剑合璧!

人口老龄化是当今世界面临的一大问题,预计到2050年,全球60岁及以上的人口数量将翻一番。

衰老是一种复杂的生物学现象,其特征是生物体的结构和功能随着时间的推移而逐渐恶化。揭示从细胞到生物体水平的衰老潜在分子机制已成为科学研究的一个关键领域,因为衰老是许多慢性疾病的关键危险因素。深入了解衰老的分子基础可以为旨在延缓衰老过程、增强与年龄相关的表型以及促进更健康、更长寿命的策略铺平道路。

衰老表现为基因组不稳定、端粒缩短、线粒体功能障碍等12大特征,与糖尿病、AD等慢性病风险显著相关。



衰老和年龄相关疾病疗法的进展


在当代生物医学研究中,干细胞疗法是组织工程和再生医学领域的开创性策略。越来越多的证据凸显了间充质干细胞及其分泌的外泌体的独特特性和治疗潜力,表明它们在治疗衰老和衰弱相关疾病方面具有良好的作用。

2025年7月26日在《Stem Cell Research&Therapy》上发布了一篇文章:Advances in mesenchymal stem cell and exosome-based therapies for aging and age-related diseases,探索了不同间充质干细胞来源及其外泌体在年龄相关性疾病中的临床应用尤为重要。在这篇综述中,描述了间充质干细胞和间充质干细胞-外泌体的表征,强调了间充质干细胞及其外泌体在治疗衰老相关疾病中的潜在机制和治疗应用。

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MSCs和MSC-Exos的基本特性


MSCs具有多向分化潜能和低免疫原性,国际细胞治疗学会(ISCT)定义其需表达CD73+/CD90+/CD105+且缺失造血标志物。

MSC-Exos作为30-150nm的囊泡,携带miRNA、蛋白质等生物活性物质,通过旁分泌实现组织修复,较细胞治疗更具安全性优势

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间充质干细胞(MSCs)及其衍生外泌体(MSC-Exos)的抗衰老机制


不同来源MSCs的治疗应用


间充质干细胞的抗衰老机制可分为三类:

(1)促进细胞修复和再生:间充质干细胞可以分化成多种细胞类型,以替代受损或老化的细胞并修复组织功能。

(2)调节免疫反应:间充质干细胞可以调节免疫系统、免疫反应,减少炎症,延缓衰老过程。

(3)生物活性分子的分泌:MSCs可以分泌多种生物活性分子,如生长因子和细胞因子,可以刺激细胞健康,延缓衰老。

相关疾病如下:

早发性卵巢功能不全:脐带MSCs通过AMPK/NR4A1轴减少颗粒细胞凋亡,脂肪MSCs通过线粒体转移改善卵母细胞质量。临床研究显示骨髓MSCs移植18个月后FSH降低50%。

阿尔茨海默病:脐带MSCs分泌肝细胞生长因子(HGF)调控tau蛋白磷酸化,经鼻给药的Exos可穿越血脑屏障,3D培养Exos富含Aβ清除相关分子。

动脉粥样硬化:脂肪MSCs通过抑制NF-κB减轻血管炎症,仿生血小板膜包裹Exos可精准递送miR-26至斑块部位。

骨质疏松:牙髓MSCs通过CD39/Wnt通路调节破骨细胞分化,磁性纳米颗粒增强的Exos可靶向递送miR-15b-5p至骨组织。

皮肤老化:水解胶原寡肽(HCOP)和UCMSC-Exos的联合使用比单独使用任何一种药物在促进细胞增殖和迁移、降低氧化应激水平、增强胶原蛋白表达、抑制MMPs和炎症因子的表达以及下调衰老相关基因的表达方面更有效,从而更有效地延缓皮肤老化。


结论


研究发现,MSCs及其外泌体主要通过OS、SIRT家族、Wnt/β-catenin信号通路、MAPK信号通路、NF-κB信号通路、Nrf/HO-1信号通路和PI3K/AKT/mTOR信号通路等机制治疗与衰老相关的疾病。


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该图概述了间充质干细胞和间充质干细胞-外生长质细胞发挥治疗作用的生化机制和信号通路,特别是在衰老相关疾病中