促进干细胞更新和功能恢复的一些新方法

来源：本网编辑  2021.05.16.

 
维持一个健康的干细胞池可以使组织保持最佳功能，避免与年龄相关的退化和功能丧失。干细胞会随着时间的流逝而受损，从而降低正常运行的能力。干细胞存在于许多组织中，为替换死亡细胞、垂死细胞和受损细胞提供了一种内置的方法，使组织恢复活力。科学家们在植物中发现了三种对干细胞健康和功能有重要影响的营养物，每一种都能保护和激活干细胞，增强自我更新和向功能细胞组织转化和生长的能力。

 

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人体的组织带有内置的“备份”系统，称为组织特异性干细胞。当组织中的功能细胞变老时，干细胞可以通过产生新的健康细胞来替代它们。这些新鲜的功能细胞使老化的组织恢复活力。
 
很少有人知道的是干细胞具有自我复制（自我更新）的能力，因此可以继续替代老化的功能细胞。那么，为什么我们的组织仍然会随着年龄的增长而衰老和丧失功能呢？问题在于，干细胞也受到衰老的不利影响。随着时间的推移，人体干细胞会像其他细胞一样累积损伤。这损害了它们保持组织健康和充分功能的能力。
 
综合《食品与功能杂志》（ Food Funct. ）、《国际分子科学杂志》（Int J Mol Sci. ）和《细胞生化杂志》（J Cell Biochem.）等近年发表的文献研究表明，三种植物营养素（藤黄醇、白皮杉醇和白藜芦醇）可以促进干细胞健康，并有助于保护和更新干细胞。
 

什么是干细胞？

人体组织中的大多数细胞都具有特定的功能。例如，神经元是神经系统中的一个细胞，专门用来对刺激做出反应并传导电脉冲。肌肉细胞已经发展出一种独特的机制，使它能够有力地收缩以产生运动。
 
这些细胞和其他遍布身体组织的细胞一旦成熟就不能改变类型。神经元始终是神经元；肌肉细胞始终是肌肉细胞。此外，许多这类细胞不能分裂产生更多的细胞。它们会死亡，必须被新的细胞所取代。但大多数组织也有少量的干细胞（也称为组织特异性祖细胞）。它们对每个组织的维护和健康都至关重要。
 
干细胞是用来保持组织年轻健康的，但随着年龄的增长，干细胞也会受到损害。随着损伤的累积，干细胞将停止有效分裂，失去了替换旧的和受损的组织细胞的能力，并开始死亡。这将导致整个组织老化更快、失去其功能，引起身体虚弱、认知能力下降、新陈代谢减慢、身体更容易患上与年龄有关的疾病和功能障碍。
 

干细胞如何再生？

干细胞作为一个储存库，以替换旧的、受损的或垂死的细胞。当组织中的特殊（功能）细胞停止工作或因损伤或疾病而受损时，干细胞具有发展为所需细胞类型以替代它们的能力。这有助于更新和修复组织本身。
为了正常工作，干细胞必须执行两个基本功能：

• 自我更新：干细胞继续分裂，形成新的干细胞。这样可以维持可用的干细胞库，并确保有足够的细胞允许某些细胞发育成专门的细胞。
• 差异化：在需要时，干细胞会转变成专门的功能性细胞类型，以替代已丢失或损坏的细胞。

当干细胞正常工作时，它们有助于维持组织和器官的功能，并修复/防御组织免受疾病、损伤和老化。
 

再生干细胞的路径

干细胞的退化似乎是不可避免的，但事实并非如此。科学家发现，有多种方法可以保护这些细胞并恢复其年轻态功能：

• 激活AMPK酶：它是体内新陈代谢的“主要调节剂”。可改善了干细胞的能量平衡，并导致了旧的受损蛋白质的替换。
• 抑制mTOR（一种调节蛋白质合成和细胞生长的酶）并激活FoxO（一种调节基因表达的蛋白质）。这限制了毒素的积累，并增强了自噬（细胞“管家”功能），使干细胞平稳运行。
• 激活Sirtuins，调节细胞健康并保护和修复DNA的蛋白质。
• 阻止组蛋白乙酰基转移酶（Histone acetyltransferases，HAT）的作用，以减少导致细胞功能障碍的遗传物质变化。

 

改善干细胞健康的营养素

植物中发现的三种营养素：藤黄醇（Garcinol,又称山竹子素）、白皮杉醇（Piceatannol）和白藜芦醇（Resveratro），被证明均具有对干细胞的保护作用。

1.藤黄醇：
随着干细胞老化，其遗传物质的表达可以通过组蛋白乙酰化（Histone acetylation）过程改变。在某些情况下，组蛋白乙酰化可以促进破坏性因子的表达，这可能对细胞非常有害。这是干细胞衰老和功能丧失的主要原因之一，并可导致细胞功能障碍和罹患与年龄有关的疾病的风险。组蛋白乙酰化需要组蛋白乙酰转移酶（HAT），如果能够阻断这种酶，就可以停止某些有害的过程并恢复年轻的干细胞功能。
 
科学家正在寻找可以抑制HAT的合成药物，但已经有一种天然营养可以做到这一点。藤黄醇是从山竹果树中提取的化合物。临床前研究表明，藤黄醇是一种有效的HAT抑制剂，可减少影响基因表达的有害化学变化。
 
这直接使干细胞受益，促进了涉及自我更新的基因的表达，并抑制了其他限制自我更新的基因。在对人体血液干细胞的离体研究中，藤黄醇导致其数量增加了4.5倍以上。藤黄醇还可以促进干细胞发育成专门的组织细胞。例如，经藤黄醇处理后可促进大鼠神经干细胞向神经元的分化。
 
2.白皮杉醇
白皮杉醇存在于多种水果中，包括红葡萄和白葡萄、西番莲果和蓝莓。临床前研究表明，它具有刺激细胞自噬和长寿蛋白Sirtuin的能力，这对干细胞产生积极作用。
 
在一项临床前研究中，从脂肪组织中分离出的人干细胞在有或没有白皮杉醇的情况下分化为成熟的脂肪细胞。白皮杉醇培养的细胞显示出改善脂肪代谢和健康功能，以及减少糖的摄取，而糖通常会转化为脂肪。
 
在细胞培养和成年小鼠中，白皮杉醇帮助神经干细胞分化，产生新的、专门的脑细胞即星形胶质细胞。
 
3.白藜芦醇
白藜芦醇是一种在红葡萄皮中发现的营养物，长期以来被研究认为具有广泛的健康益处。最近的几项研究表明，它可以通过以下方式特别有助于恢复健康的干细胞功能：

• 激活SIRT1：在一项对人类干细胞的研究中，白藜芦醇提高了SIRT1的活性，SIRT1是属于与寿命和抗衰老有关的Sirtuin蛋白家族。这改善了干细胞的自我更新以及分化为特异细胞的能力。
• 激活AMPK：一项最新研究表明，白藜芦醇可通过AMPK激活来帮助促进成骨干细胞分化。
• 增强线粒体功能：在衰老小鼠和细胞培养物中，白藜芦醇通过改善线粒体功能恢复了更健康的细胞代谢。
• 抑制mTOR：mTOR酶的活性过多会导致细胞过早衰老。白藜芦醇处理的小鼠胚胎干细胞mTOR活性降低，使其更加年轻，并增强了自我更新能力。

 
在最近的一项研究中，研究人员对小鼠进行了化学疗法，这是一种苛刻的治疗方法，可加速卵巢干细胞的衰老。但是当用白藜芦醇治疗动物时，卵巢干细胞的流失得以缓解。保护干细胞转化为组织功能的明显改善。在大鼠的动物模型中，科学家对主动脉造成了伤害，该主动脉将血液从心脏输送到身体的其他部位。在白藜芦醇治疗的大鼠中，它们的干细胞能够更好地替代受损的内皮细胞，从而加速了受损动脉的愈合/修复。
 
在人类中，白藜芦醇治疗可降低平均脂肪细胞的大小并改善脂肪生成（前脂肪细胞分化为脂肪细胞），这与组织对胰岛素的敏感性提高有关。
 
白藜芦醇和白皮杉醇都属于二苯乙烯类（芪类）化合物，是为近亲。在一项细胞研究中，白藜芦醇和白皮杉醇协同作用，增强彼此刺激细胞自噬和Sirtuin蛋白功能的能力。加上藤黄醇，它们可能对干细胞有全面的好处。
 
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