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為什麼人類無法永生?人到底能活到多少歲?成體幹細胞也會衰老?

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上次說到

海弗裡克的極限是錯的

,人類的壽命極限不是 150 歲。

而且人類壽命上限,不應以細胞複製的上限為準,因為

成體幹細胞

可以不斷分化。

為什麼人類無法永生?人到底能活到多少歲?成體幹細胞也會衰老?

成體幹細胞的分化和複製端粒不會縮短,因為有

端粒酶

的存在。

所以理論上,在成體幹細胞的加持下,人體細胞應該是生生不息的。

那麼,

人為什麼不能長生不老?

如我們所見,大部分人的壽命還不到150歲呢。

為什麼人類無法永生?人到底能活到多少歲?成體幹細胞也會衰老?

成體幹細胞理論上是如何使用的,我們一起看看。

成體幹細胞也會衰老

雖然,衰老理論很多樣,但是,

細胞衰老

是承認的。

細胞衰老自然也包括

成體幹細胞衰老

,有小夥伴可能疑惑:你不是說成體幹細胞是自我更新的嗎?

彆著急,現實很骨感啊……

成體幹細胞退化導致衰老疾病

在所有成體幹細胞衰老的理論中,最關鍵也是最無奈的就是:幹細胞

自我退化

在對幹細胞的研究沒有這麼深入之前,幾乎所有科學家都認為,幹細胞具有非凡的

自我更新

能力。

為什麼人類無法永生?人到底能活到多少歲?成體幹細胞也會衰老?

但是,隨著研究深入,人們慢慢發現,基因本身有

幹細胞抑制

機制。

一是“

拮抗多效性

”理論。可能在早期生命中有益的基因,反而在老年幹細胞中發揮作用,比如雷帕黴素 (mTOR)。

為什麼人類無法永生?人到底能活到多少歲?成體幹細胞也會衰老?

可以想象一下,腫瘤抑制因子在生命早期為了抑制癌症,避免細胞過度繁殖會使它老化,但是發揮作用的同時

驅動衰老

二是“

衰老的幹細胞

”理論,該理論認為成體幹細胞功能退化,不能繼續用功能性分化細胞補充衰老的組織。

為什麼人類無法永生?人到底能活到多少歲?成體幹細胞也會衰老?

上一篇給大家講,細胞分裂到極限會變成衰老細胞,實際上幹細胞也可能會變成衰老細胞。

舊幹細胞會引起衰老疾病,反過來衰老,又會影響幹細胞的

功能障礙

。比如神經幹細胞,衰老引起它增殖和分化惡化,然後造成神經退行性疾病。

自我更新和維護變差

成體幹細胞的自我更新,主要取決於譜系。衰老過程中有些幹細胞庫的分化能力受影響不大,但是

自我更新和維護變差

比如經常被使用的肌/細胞,幹細胞庫的自我更新能力很強。但是,

大腦和面板甚至神經

的一些幹細胞庫,數量過了一定年齡會下降。

為什麼人類無法永生?人到底能活到多少歲?成體幹細胞也會衰老?

合理推斷一下,人體的幹細胞庫維持也是有取捨的,使用度不高或者維護成本高的幹細胞庫可能被放棄更新。

離體幹細胞老化

也許有人會質疑,人體環境是複雜的,說不定是什麼原因導致成體幹細胞衰老。

那麼,脫離不利的環境,給予理論上最合適的培養環境,成體幹細胞如何呢?

成體幹細胞離體研究發現,齧齒動物的體外幹細胞老化,與體內幹細胞老化非常

相似

為什麼人類無法永生?人到底能活到多少歲?成體幹細胞也會衰老?

但也有研究得出了不同的結論,一項齧齒動物離體細胞研究,在明顯複製性衰老的細胞中,

沒有觀察到端粒縮短

大家已經知道,端粒縮短是明顯的衰老證據。雖然研究結果有分歧,但是體外組織培養表明,成體幹細胞增殖在反覆傳/代後急劇

下降

為什麼成體幹細胞會衰老?

成體幹細胞的衰老,有內部原因,也有外部原因。

基因不穩定性

內部原因也就是基因本身的問題,比如存在

基因不穩定性

,以及其他基因異常。

我們都知道哺乳動物有

基因突變

,許多導致早衰的基因突變會導致基因組不穩定,不僅縮短壽命,還對幹細胞功能產生負面影響。

為什麼人類無法永生?人到底能活到多少歲?成體幹細胞也會衰老?

當細胞

異常分化

,會促進成體幹細胞的代償性分裂,祖細胞錯誤分化增加,這都破壞基因組的穩態。

不同的基因表達也會反作用於基因,

表觀遺傳學

可以修飾遺傳,而不影響DNA序列。研究表明,異常的表觀遺傳調控影響機體衰老。

端粒縮短

DNA 損傷

,一方面反映基因組的不穩定性,另一方面與端粒縮短有關。

為什麼人類無法永生?人到底能活到多少歲?成體幹細胞也會衰老?

我們現在已經知道,端粒是染色體末端的重複序列,可以保護染色體。隨著複製增加端粒縮短,而端粒酶可以修復端粒。

DNA上每天都有大量的突發事件,大多數受損的 DNA 可以由修復機制修復,但一些

突變的DNA

,會從修復機制中逃脫並積累,損害幹細胞功能。

雖然幹細胞表達端粒酶,但是端粒酶通路成分會有偶發性的缺陷,而且某些譜系的端粒酶表達隨時間下降,

端粒就會縮短

不過,端粒縮短的衰老概念仍然存在爭議,目前還缺乏令人信服的結果。

微環境惡劣

身體

代謝壓力

導致的惡劣環境,會破壞幹細胞,這個結論是無可爭議的。

導致代謝壓力的因素很多,包括

營養缺乏、氧化應激、DNA 損傷、病原體

和其他壓力源等。

為什麼人類無法永生?人到底能活到多少歲?成體幹細胞也會衰老?

幹細胞功能惡化的機制(ROS:活性氧) (幹細胞功能惡化的機制(ROS:活性氧)

其中比較關鍵的就是

活性氧ROS

,它是氧化應激的產物,又能造成炎症。

幹細胞在長久的壓力“迫害”下,應對氧化應激的能力降低。

高齡或高糖環境產生的另一種因子

AGEs

,晚期糖基化終產物,顯示可以直接損害幹細胞功能並誘導它們凋亡。

為什麼人類無法永生?人到底能活到多少歲?成體幹細胞也會衰老?

一些

慢性病的微環境

也對成體幹細胞不利。比如高血糖和高胰島素血癥,病理性的代謝改變,影響幹細胞的正常功能和分化。

激素紊亂

,尤其是性激素,比如雌激素隨著年齡的增長而減少,影響成體幹細胞的分化方向,而雌激素紊亂就會導致分化障礙。

為什麼人類無法永生?人到底能活到多少歲?成體幹細胞也會衰老?

體內微環境的改變,大多是由外界因素引起的。比如

紫外線照射、輻射、熱量過剩、環境毒物、自由基

等等。

線粒體功能障礙

細胞能量的 90%都由線粒體提供,自然也包括成體幹細胞。

線粒體功能障礙

的三個原因:ROS 產生、Ca 2+穩態破壞和細胞凋亡,可以直接影響幹細胞健康。

許多研究表明,線粒體功能障礙與幹細胞衰老之間存在

直接關係

怎麼增強成體幹細胞?

有幾種方式已被證明,可以非常有效地保護和增強成體幹細胞。

適量的運動

上文說過,

肌細胞

的幹細胞庫更新很強,而且幹細胞內端粒也不縮短。

這主要是

運動

的作用。在運動員的骨骼肌中,發現端粒長度要麼顯著縮短,要麼保持不變,要麼比未經訓練的人更長。

為什麼人類無法永生?人到底能活到多少歲?成體幹細胞也會衰老?

顯著縮短的端粒長度,是因為運動員從事過長時間的

劇烈運動

所以,適量的運動,是延長或保持端粒長度的可靠方法,對抗壓力對端粒長度的影響。

熱量限制

熱量限制,即使是

短期熱量限制

也可以改善幹細胞的功能。

因為熱量限制可以減少氧化應激,而且限制熱量和運動都可以激發

自噬

為什麼人類無法永生?人到底能活到多少歲?成體幹細胞也會衰老?

自噬清除幹細胞中的碎片,從而增強幹細胞功能,還可以清掉老化的幹細胞。

在限制熱量的同時,

減少糖攝入

,比普通的熱量限制更管用,高血糖會降低幹細胞的再生潛力,穩定的胰島素水平也可以增加幹細胞壽命。

為什麼人類無法永生?人到底能活到多少歲?成體幹細胞也會衰老?

但是,要注意,

人造糖

如三氯蔗糖代替糖,是不健康的,會傷害腸道,也會影響胰島素波動。

限制熱量的一種,斷食或間歇性斷食,實驗證明可以透過誘導脂肪酸氧化,增強腸道幹細胞功能。

為什麼人類無法永生?人到底能活到多少歲?成體幹細胞也會衰老?

天然的補劑

重程式設計

是幹細胞分化過程中重要的一步,也是其中最複雜和效率最低的,而隨著年齡增長效率還會降低。

增強線粒體和自噬都可以提高重程式設計效率,外界的抗氧化劑如

維生素C 、薑黃素、柚皮素等

,也可以提高重程式設計的速度。

為什麼人類無法永生?人到底能活到多少歲?成體幹細胞也會衰老?

表觀遺傳修飾劑

如丙戊酸,與抗氧化劑一起作用的效果更好。

mTOR 通路調節衰老和代謝,也影響重程式設計的效率。mTOR抑制劑如

雷帕黴素和白藜蘆醇

,可以使能量更多用於重程式設計。

為什麼人類無法永生?人到底能活到多少歲?成體幹細胞也會衰老?

一些能夠促進衰老細胞裂解的補劑,可以清除衰老幹細胞,如薑黃素、

槲皮素、NAD+,前段時間發現的PCC1等。

你可能不知道,

維生素 D3

也可以減少幹細胞的衰老,還有助於幹細胞的分化。

關鍵的瘦龍說

因為端粒理論,還有幹細胞端粒酶濃度高,可以無線分裂,讓人想到永生,長壽。

實際上,沒有那麼簡單,成體幹細胞也會衰老。

所以,保護成體幹細胞,細胞才可以不斷分化補充,而端粒長度也不是問題。

一些

基因手段,

也可以增強幹細胞和端粒,如逆轉錄酶、端粒延長等。

但是,我們可能接觸不到,還是常規手段更現實。比如熱量限制、減少糖攝入、斷食或者輕斷食等。

平時生活中,我們要儘量避免那些傷害幹細胞的因素。比如避免

過度紫外線照射、環境汙染、非甾體抗炎藥如布洛芬、煙和酒

等。

如果你還擔心以上因素會傷害幹細胞,可以適度採用一些

補劑

做到這些,可以大大減少幹細胞受傷害的程度。

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