干细胞必须清除垃圾才能抵御衰老

在人类不断寻求生命灵药的过程中，科学不断将矛头指向干细胞。越来越多的研究表明，保持干细胞的健康能促进健康长寿，而新的研究结果表明，保持干细胞的清洁和整齐是不可或缺的一步。

美国加州大学圣地亚哥分校医学院的研究人员在2023年3月21日发表在《细胞干细胞》（Cell Stem Cell）杂志上的一项研究中发现，造血干细胞使用一种意想不到的方法来处理折叠错误的蛋白质，而这种途径的活性会随着年龄的增长而退化。作者说，增强这种专门的垃圾处理系统有助于预防与年龄有关的疾病。

这项研究的重点是造血干细胞（HSCs）。造血干细胞是骨髓中的细胞，在人的一生中都在制造新的血液和免疫细胞。造血干细胞的功能一旦减弱或丧失，就会导致血液和免疫疾病，如贫血、凝血和癌症。

“该研究的资深作者、加州大学圣地亚哥分校医学院副教授罗伯特-西格纳（Robert Signer）博士说：“干细胞的作用是长期的。”它们对长寿的需求要求它们与体内所有短命细胞的连接方式不同”。

保持干细胞健康的关键是维持蛋白质平衡。先前的研究表明，干细胞（包括造血干细胞）合成蛋白质的速度比其他细胞类型慢得多，优先考虑的是质量而不是数量。这有助于它们在合成过程中少犯错误，因为错误折叠的蛋白质如果堆积起来，会对细胞产生毒性。

尽管如此，一些错误或蛋白质损伤还是不可避免的，因此研究人员着手了解干细胞如何确保这些蛋白质被正确丢弃。

在大多数细胞中，受损或折叠错误的蛋白质会被单独标记处理。然后，一种名为蛋白酶体的移动蛋白质破坏器会发现这些标记蛋白质，并将其分解成原始氨基酸成分。但在新研究中，研究人员发现造血干细胞中的蛋白酶体活性特别低。这让研究小组百思不得其解：如果摆脱受损蛋白质对干细胞如此重要，为什么蛋白酶体的活性会降低呢？

通过一系列后续实验，研究小组发现造血干细胞使用的是一种完全不同的系统。在这个系统中，受损和折叠错误的蛋白质被收集起来，并被运送到名为 “凝集体”的集群中。一旦被聚集到一个地方，它们就会被溶酶体（一种含有消化酶的细胞器）集体破坏，这个过程被称为 “聚集吞噬”。

“西格纳说：”这里非常不寻常的是，这种途径被认为只会作为极端应激反应触发，但它实际上是干细胞使用的正常生理途径。”这强调了干细胞预防压力是多么关键，这样它们才能保持健康和长寿。

那么，为什么要采用这种不同的系统呢？蛋白酶体方法的一个主要优势是，它能立即分解蛋白质，产生氨基酸，细胞可以重新利用这些氨基酸来构建新的蛋白质。但干细胞对构建新蛋白质不太感兴趣。因此，作者认为，干细胞将受损蛋白质集中储存在一个地方，可能是在创建自己的资源库，可在以后真正需要时使用，如受伤后或再生时。

“西格纳说：”人体确实不能冒失去干细胞的风险，因此，有了这些原材料储备，就能让它们在雨天得到更多保护。“干细胞是马拉松选手，但当情况需要时，它们也需要成为世界级的短跑选手。

当研究人员从基因上禁用聚合吞噬途径时，干细胞开始积累聚集蛋白，这损害了它们的体能、寿命和再生活性。

研究小组随后发现，虽然几乎所有年轻干细胞都有侵袭体，但在衰老的某个阶段，侵袭体几乎完全消失。作者认为，干细胞在衰老过程中无法有效地破坏折叠错误的蛋白质，这可能是导致干细胞功能衰退和由此引发老年相关疾病的关键因素。

“西格纳说：”我们希望，如果我们能提高干细胞维持聚合吞噬途径的能力，我们就能在衰老过程中更好地保护干细胞的健康，减轻血液和免疫疾病。

作者怀疑，其他类型的干细胞和神经元等长寿细胞也有严格调节蛋白质平衡的类似要求，这表明促进这一途径的疗法可能有益于多种器官和病症。

这项研究的共同作者包括加州大学圣地亚哥分校的 Bernadette A. Chua、Connor J. Lennan、Mary Jean Sunshine、Daniela Dreifke 和 Eric J. Bennett，以及拉霍亚免疫学研究所的 Ashu Chawla。

这项研究的部分资金来自美国国立卫生研究院（R01DK116951、R01DK124775、U01CA267031、P30CA023100）、白血病和淋巴瘤协会的血癌发现资助项目（8025-20）、美国癌症协会（CSCC-RSG-23-994830-01-CSCC）、马克癌症研究基金会（Mark Foundation for Cancer Research）和保罗-艾伦前沿小组（Paul G. Allen Frontiers Group）。

免责说明：本文仅用于传播科普知识，分享行业观点，不构成任何临床诊断建议！杭吉干细胞所发布的信息不能替代医生或药剂师的专业建议。如有版权等疑问，请随时联系我。