老齡化問題被認為是21世紀三大世界性社會問題之一。WHO對老齡化的定義是如果一個國家的60歲以上老年人口占人口總數的10%,或65歲以上老年人口占總人口數的 7%,即這個國家已經步入老齡化階段。
發(fā)達國家是最早步入老齡化階段的國家,自20 世紀70年代以來,世界各國人口年齡結構的老齡化過程存在著差異。數十年前人口學家 考慮的問題是人口爆炸,認為人口急劇增加,會給地球帶來巨大的壓力。
然而數十年后, 大家思考的問題是人口老齡化,老齡化問題將是嚴重的社會問題,其帶來的危機不亞于 人口爆炸。歐洲、北美等國家的人口老齡化是由于其出生率和死亡率的降低,20世紀70 年代中老年人口的比重已經較高,在1970至2000年間老年人口累積增加,因而人口出現 老齡化。法國是最先到達老齡化標準的國家,其原因是人口出生率下降,日本≥65歲的 人口在1970年是7.1%,已經進入老齡化。東歐國家和地區(qū)的人口出生率和死亡率在1970 至2000年間下降很快,導致青少年人口相對急劇減少,老年人口比重相對增加的局面, 形成人口加速老齡化的現象。截至2015年底,中國老齡化人口已經是惟一超過1億的國家,到2050年中國將在4個人中有一個老年人。
中國老齡化人口
衰老和疾病
目前研究認為衰老和老年病的發(fā)生是相關聯的,二者具有相同的病理生理過程,如自由基損傷學說、免疫系統(tǒng)損傷、神經內分泌紊亂、脂類及糖類代謝紊亂等。衰老后一 些老年病如動脈粥樣硬化、冠心病、糖尿病、高血壓病、神經變性疾病等的發(fā)生率明顯增加。因此衰老將導致老年病的發(fā)生率增加、患病率提高,這些老年病將嚴重影響老年人群的健康,需要占用更多的醫(yī)療資源,給中國經濟及生產力帶來極大的沖擊。延緩衰老對中國目前的發(fā)展具有重要意義。
自古以來衰老的機制有很多種,目前關于衰老的研究已經步入到分子水平,如 p16-INK4a被認為是一種細胞衰老的重要生物學標記,清除p16-INK4a陽性的細胞可以延緩衰老。目前認為細胞衰老是一個與機體老化相伴的漸進進程,現在有多種關于人類細 胞衰老分子假說如氧化損傷、端粒長度、發(fā)育程序、線粒體DNA、沉默信息調節(jié)蛋白復合物和一些基因如p536和p16-INK4a,這兩種基因介導細胞衰老的信號通路如Wnt/catenin等。
cell子刊:日本科學家發(fā)現阻止細胞衰老的酶
全世界已有數百萬人接受細胞療法
細胞衰老牽涉到很多生物分子的復雜機制,如 能實現再生細胞代替衰老細胞,使細胞的再生和衰老 實現均衡,延緩衰老有可能成為現實。1493至1541年, 科學家Auredus Paracelsus首次提出細胞療法,通 過輸入活細胞使機體獲得年輕化,自20世紀50年代, 全世界已經有數百萬人接受細胞療法。
細胞療法其中之一即是干細胞療法,衰老進程中干細胞不斷丟失, 因此及時補充干細胞可使抗衰老成為可能。目前間充質干細胞抗衰老已經初步應用于臨床并取得確切療效, 骨髓間充質干細胞等在動物實驗中已被證實有抗衰老作用,文章為干細胞抗衰老機制研究提供理論基礎, 為干細胞應用于抗衰老臨床治療提供理論依據。
通常人們在20~25歲時,身體細胞、組織、器官發(fā)展達到最佳的狀態(tài)。隨著年齡的增加,干細胞活性及含量會逐漸下降,尤其到了35歲以后,干細胞的數量會急劇下降,從此衰老癥狀明顯出現!我們身體神經系統(tǒng)的功能、心臟的功能、肺活量、呼吸速率及腎臟的功能都會明顯地減退。到了55歲時,已經進入了明顯老化階段,此時身體的生命機能大概只剩下20歲時的50%左右了。
干細胞抗衰老
在美國《science》雜志評選出的1999年度10大科學進展中,干細胞的研究工作格外令人矚目。一方面揭示了許多有關細胞生長 和發(fā)育的基礎理論難題;另一方面,干細胞可望將 其用于創(chuàng)傷修復、神經再生和抗衰老等臨床醫(yī)學研 究。
2007年英國科學家 Anastasia 在自然雜志撰 文指出成體干細胞對人體自我修復和組織再生至關 重要,成體干細胞減少是人體衰老的主要原因。纖維母細胞、脂肪干細胞及血小板豐富的血漿、培 養(yǎng)的真皮乳頭細胞在臨床已經被成功的用于抗衰老。
21世紀初,英國西德的尼布倫納、美國的H羅伯 特霍維茨和英國的約翰E蘇爾頓3位諾貝爾獲得者發(fā) 現細胞凋亡的規(guī)律。人體清除自由基產生抗氧化酶物 質,與年齡成負相關,隨著年齡增加,抗氧化物質減 少,細胞死亡加速。
干細胞內含有幾十種促使人體 細胞代謝的分化酶,這些分化酶具有提高人體的抗自 由基能力。這些活性因子包括超氧化物歧化酶、過氧 化氫酶、谷胱甘肽過氧化氫酶和豐富的核酸、褪黑素、 腦腺肽、表皮生長因子、表皮細胞修復因子及多種氨 基酸和人體所需要的微量元素,具有維持活細胞和死 亡細胞能力數量平衡。
改變世界的偉大技術
2012年John B. Gurdon 與 Shinya Yamanaka 因誘導多能干細胞技術獲得諾貝爾生理學和醫(yī)學獎。這項誘導多能干細胞發(fā)現被稱為“改變世界的偉大技術”,也是整個醫(yī)學及生命科技領域的里程碑。
無論在任何年齡,您的細胞都可以重編程為誘導多能干細胞。而重編程過程,也是老年細胞從本質上年輕化的過程,猶如把時鐘往回撥動,幾乎任意的撥動。
John B. Gurdon 與 Shinya Yamanaka
細胞層面的“逆轉時光”、“返老還童”
誘導多能干細胞技術逆轉衰老細胞,恢復細胞的年輕態(tài),為抗衰老、治療疾病等技術難點打開了一個新通道。
“他們發(fā)現了如何使成熟細胞的時鐘倒退,回到胚胎發(fā)育的原始狀態(tài)。而這些原始細胞能夠發(fā)育成為身體中的任何一種細胞組織。這項驚世駭俗的發(fā)現,徹底顛覆了人類看待細胞分化和發(fā)育的傳統(tǒng)觀念,教科書從此被改寫。通過重編程人體細胞,科學家們已經為疾病的診斷和治愈創(chuàng)造出新的可能?!?nbsp; (2012諾貝爾醫(yī)學獎頒獎詞寫道。
誘導多能干細胞可謂“萬能細胞”,可分化為人體各系統(tǒng)的功能細胞,發(fā)揮修復再生及抗衰老功能。與經典的胚胎干細胞和其他成體干細胞不同,誘導多能干細胞的優(yōu)勢非常明顯。
誘導多能干細胞的優(yōu)勢
①來源廣泛:外周血、尿液、皮膚組織、牙髓、口腔簌液以及臨床采集的各種樣品,都可分離細胞均可以作為重編程的樣本來源。
②個體特異特性:可取患者自體細胞重編程得到誘導多能干細胞,基因與原生細胞完全相同,在個體化臨床應用中不用擔心免疫排斥問題,無后顧之憂。
③無倫理疑慮或爭議:樣本來源于成體細胞,無明顯倫理問題。
④擴增無限:可擴增的功能細胞數量近乎無限,用多少能擴增多少,可滿足再生醫(yī)學研究和應用所需。
⑤潛能無限:迄今為止,已證明誘導多能干細胞可分化為幾乎任何細胞類型。
⑥永久保存:一旦制備得到了誘導多能干細胞后,可長期保存:每3-5年復蘇擴增一次,存?zhèn)€三生三世也沒問題。
⑦抗衰老:任何年齡制備的誘導多能干細胞,無論歲月如何摧殘改變了你最初的容顏,你存在液氮罐里的誘導多能干細胞依然是最初的花季少年。
誘導多能干細胞作為干細胞產業(yè)大軍中的一員,備受科學家的青睞。誘導多能干細胞技術幾乎能滿足所有干細胞研究和應用所需,可覆蓋影響人類健康和壽命的方方面面。例如,目前已取得成功案例的黃斑病變逆轉、受損心臟修復、神經功能損傷修復和腫瘤治療等。未來,甚至有望用自體誘導多能干細胞再造一個受損的器官,或使不斷更新衰老凋亡的身體細胞達到延長生命的目的。
目前研究的幾種抗衰老干細胞
間充質干細胞
整個生命過程中,當成年人干細胞存在時,組織修復和再生可能進行。間 充質干細胞包括造血干細胞、間葉基質細胞、內皮細 胞等,均能對組織進行修復及再生。間充質干細胞能增加血管內皮生長因子等 的表達,在大鼠腎臟抗衰老方面起重要作用。間充質干細胞在衰老組織器官的歸巢。
臍血干細胞
1974年 Kandlzon 等首先發(fā)現 臍血中含有造血祖細胞。隨后1982年 Nakahata等 發(fā)現臍血中的造血祖細胞的產率高于骨髓。新生兒臍血分離出的間質干細胞,通過 尾靜脈輸入60Co γ射線照射小鼠體內,照射后當天再 次輸注人臍血間質干細胞,證實臍血間質干細胞靜脈 輸注對輻射造成的脾細胞損傷有一定保護作用,可促 進脾臟細胞分裂增殖,加速脾臟細胞修復。由此可見臍血中干細胞含量較骨髓中豐富,可以成為抗衰老 干細胞的一個重要來源。
展望
自古以來,延年益壽,永葆青春,是人類一直以 來的追求。中國人口快速轉變的過程中,亞洲各國也 經歷了生育模式和死亡模式的快速轉變,人口老齡化 格局發(fā)生了重要變化,通過各種比較,中國在未來的 60年可能成為亞洲國家中,老齡化速度較快,老齡化 程度較高,老齡化規(guī)模較大的一個國家。目前醫(yī)學界 已經開始應對老齡化所帶來的挑戰(zhàn),建立健全的醫(yī)療 保健保障制度等,但這不能從根本上解決衰老所帶來 的各種問題,由此看來目前研究延緩衰老技術的意義 重大。
目前認為衰老是細胞活性的降低,最終導致細 胞、組織和器官的衰老,因此衰老即是細胞的衰老。在機體中衰老和再生同時在生物體內存在,衰老的進 程大于再生的能力即會衰老。如果細胞能永生化,那 組織衰老的進程將被延緩甚至阻斷。干細胞目前已經 在動物實驗得以印證具有抗衰老的作用,并且部分干 細胞已經應用于臨床抗衰老中,這些干細胞具有提高 組織功能,改善組織形態(tài)等方面已經取得確切療效, 考慮到干細胞有抗原識別作用,自體干細胞可以克服 自身免疫作用,避免因細胞移植后產生的組織損傷。
干細胞就像孫悟空一樣,擁有七十二變的能力,無論在抗衰老領域,還是在攻克治療疑難雜癥領域,包括應急攻克治療新冠病毒肺炎方面,干細胞療法呈交了令人滿意的答卷。目前,干細胞臨床研究正在如火如荼的開展中,科學家們還在不斷的努力,期待著干細胞可以為健康中國、為人類健康做出更大的貢獻!
Kl?pper J, Lindenmaier W, Fiedler U, et al. High efficient adenoviral-mediated VEGF and Ang-1 gene delivery into osteogenically differentiated human mesenchymal stem cells. Microvasc Res. 2008;75(1):83-90.
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