衰老,是因为细胞太卷了?Nature:人到70岁,12-18个干细胞完成一半的造血

2022-06-07 梅斯头条 MedSci原创

Nature:造血干细胞在人的一生中不断地、缓慢地累积基因突变,到了70岁后人体的血液成分及造血功能会急剧恶化,也就是说,70岁是一个年龄的分水岭,古稀老人会明显感觉到身体变得虚弱。

一种动物早晨四条腿,中午两条腿,晚上三条腿走路;腿最多的时候,也正是速度和力量最小的时候。

—— 斯芬克斯之谜

 

众所周知,“斯芬克斯之谜”的谜底是“人”,这一谜语正是描述了人类从出生走向衰老的过程。衰老,是每个人从降临到这个世界后就要面对的事情,而“为什么会衰老”、“如何延缓衰老的发生”等问题,可谓是科学界最为深奥、最吸引人的话题。

扪心自问一下,你是否有过那么一瞬间感觉自己“老了”?是突然发现自己一口气爬不上六楼了?或是在熬夜的时候感到心脏在“突突突”直跳?

虽说年龄只是个数字,但不同的生活方式以及健康状态会使得身体呈现出不一样的“年龄”,年近半百的刘耕宏教练曾自爆身体年龄仅有28岁,也有网友调侃自己是“28岁年龄但有着82岁的身体”。

近期,科学家们发现,70岁可能是人类身体真正“大不如前”的年纪。来自剑桥大学惠康-英国医学研究委员会的学者们提出了一个新的衰老理论,他们发现造血干细胞在人的一生中不断地、缓慢地累积基因突变,到了70岁后人体的血液成分及造血功能会急剧恶化,也就是说,70岁是一个年龄的分水岭,古稀老人会明显感觉到身体变得虚弱。该研究于6月1日发表在Nature上。

图片

图源:Nature

“体细胞突变学说”是众多衰老学说之一,该理论认为,突变引起的细胞形态变化及功能失调或丧失是人体衰老的重要原因。那么由体细胞突变导致的分子损伤,是如何在70岁后突然爆发的呢?

为探究这一衰老的过程,研究者分析了10名年龄分布在0-81岁(涵盖新生儿到老年人)的人类受试者个体,对他们体内的3,579个造血干细胞进行了全基因组测序,并确定了每个细胞中包含的所有体细胞变异。在此基础上,构建了各个个体的造血干细胞“家谱”,首次客观地展现了血细胞之间的关系以及这些关系在人类一生中是如何变化的。

结果显示,出生后造血干细胞或多能祖细胞平均每年累积17个突变,端粒长度也会随着年龄增长而稳步下降,在成年后每年平均损耗30.8个碱基对。以18岁成年来计算,在经历了52年后,古稀之年的老人造血干细胞共积累了近900个突变,端粒长度损失了1601.6个碱基对。

图片

所谓量变引起质变,研究者观察到70岁以后造血干细胞的种群结构发生显著变化,多样性急剧下降。

65岁以下青中年个体的造血功能有着高度的克隆多样性和稳定性,具有20,000-200,000个造血干细胞或多能祖细胞,分裂出各种人体所需的红细胞和白细胞,且每个干细胞的贡献大致相等。

相比之下,70岁及以上人群的造血功能的克隆多样性则显著下降。在所有的老年受试者中,30%-60%的造血仅由12-18个干细胞完成,而每个干细胞会产生1-34%的血细胞。也就是说,年纪大了体内主要干活的干细胞甚至不足20个,仅凭这一组扩增的干细胞克隆就贡献了多达一半的血液生产,大大降低了克隆的多样性。

这一现象的发生,是由于“驱动突变”这种罕见的体细胞突变而引起的。

事实上,干细胞产生的大部分突变是无害的。然而,这种罕见的驱动突变使得干细胞加速生长,正是这种“揠苗助长”导致干细胞产生质量较差的血细胞。人在青中年时,这种驱动突变的干细胞并没有生长优势,但到了70岁之后,它们便开始主导血细胞的产生。

图片

于是,研究者总结出了一个新的模型,即体细胞突变导致年龄相关的造血结构变化,这种“大哥”级别的干细胞在老年人的骨髓中占据主导地位,使得血细胞群多样性显著减少以及血液系统不可避免的转变。

该模型也解释了为什么在70岁之后,贫血、再生能力丧失、血癌(如白血病等疾病的流行率显著上升,以及为什么古稀老人会突然感受到身体的脆弱与衰老。

本研究的通讯作者Peter Campbell博士表示,我们首次解释了人一生中逐步积累的体细胞突变是如何导致灾难性、不可避免的身体变化。“这个模型最令人兴奋的地方在于,它还能应用于其他器官系统。我们在人体内许多的其他器官组织中,也观测到这些带有驱动突变的克隆体,它们会随着年龄的增长而不断扩大,最终增加罹患癌症风险以及引起其他与衰老相关的功能变化。”

在弄清衰老过程之后,研究者下一步要做的就是弄清这些突变是如何影响老年人的血液功能,来最大限度地减少疾病的发生,帮助他们健康地老去。对于“人类衰老之谜”的探究,还有很长的路要走......

 

参考来源:

[1]Mitchell, E., Spencer Chapman, M., Williams, N. et al. Clonal dynamics of haematopoiesis across the human lifespan. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04786-y

[2]https://www.sciencedaily.com/releases/2022/06/220601111729.htm

作者:Swagpp

版权声明:
本网站所有注明“来源:梅斯医学”或“来源:MedSci原创”的文字、图片和音视频资料,版权均属于梅斯医学所有。非经授权,任何媒体、网站或个人不得转载,授权转载时须注明“来源:梅斯医学”。其它来源的文章系转载文章,本网所有转载文章系出于传递更多信息之目的,转载内容不代表本站立场。不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。
在此留言
评论区 (2)
#插入话题

相关资讯

长盛不衰的驻颜神话?揭开“抗衰神药”羊胎素的真实面貌

2012年,羊胎素曾因两位知名演员的“无心对话”走红网络,使羊胎素抗衰美容一度成为热点话题。时隔10年,羊胎素仍伴随老梗不时霸占网络热搜榜。

Aging Cell:清华钟毅课题组揭示衰老后记忆容易受到干扰的分子机制

我们每个人都会逐渐衰老。衰老后,我们最常抱怨的事情之一是容易忘事。为什么会这样呢?可不可以在衰老后重新拥有年轻的记忆水平呢?这些问题的答案依赖于神经科学领域的深入发展。

Science:趋化因子CXCL13背锅,衰老引起轴突再生能力钝化

已有研究表明星形胶质细胞和背根神经节(DRG)神经元来源的CXCL13调控疼痛。生理状态下中枢神经系统几乎不产生CXCL13,但在自身免疫性脱髓鞘和原发性中枢神经系统淋巴瘤等病理状态下大脑和脊髓的CX

J Healthc Eng:荟萃分析结果表明,自体脂肪细粒移植在抗面部衰老中的疗效较好,安全性高

面部衰老的重要原因是皮肤松弛、皮下软组织减少、体积缩小、深层组织松弛导致面部出现皱纹和凹陷。

J Cosmet Dermatol:发酵石榴提取物可有效防止皮肤氧化和老化

每天食用发酵石榴提取物可以保护皮肤免受氧化应激,减缓皮肤老化,从而发挥抗氧化和美白的功能。

热量限制或可效延缓免疫衰老!科学家发现,热量限制可塑造肠道菌群,调节免疫细胞类型和比例,从而延缓免疫衰老

这项研究成果首次提供了热量限制条件下宿主免疫系统与肠道菌群之间相互作用的数据,也为今后饮食与代谢性疾病(肥胖和2型糖尿病)的研究提供了新思路。