为了防止衰老 干细胞必须倒掉垃圾

在人类对长生不老药的不断追求中，科学不断指向干细胞。越来越多的研究表明，保持干细胞健康可以促进长健康，新发现表明，保持干细胞干净整洁是不可或缺的步骤。

在 21 年 2023 月 <> 日发表在《细胞干细胞》上的一项研究中，加州大学圣地亚哥分校医学院的研究人员发现，血液干细胞使用一种意想不到的方法去除其错误折叠的蛋白质，并且该途径的活性会随着年龄的增长而下降。作者说，加强这种专门的垃圾处理系统可以帮助预防与年龄有关的疾病。

该研究的重点是造血干细胞(HSCs)，即我们骨髓中的细胞，在我们的一生中产生新的血液和免疫细胞。当它们的功能减弱或丧失时，这可能导致血液和免疫紊乱，如贫血、血液凝固和癌症。

“干细胞长期存在，”高级研究作者，加州大学圣地亚哥分校医学院副教授Robert Signer博士说。“它们对长寿的需求要求它们与体内所有短寿命细胞的连接方式不同。

保持干细胞快乐的关键是维持蛋白质稳态。以前的研究表明，干细胞，包括HSC，合成蛋白质的速度比其他细胞类型慢得多，优先考虑质量而不是数量。这有助于他们在这个过程中犯更少的错误，因为如果允许错误折叠的蛋白质积聚，会对细胞产生毒性。

尽管如此，一些错误或蛋白质损伤是不可避免的，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，受损或错误折叠的蛋白质被单独标记以进行处理。然后，称为蛋白酶体的移动蛋白质破坏者找到标记的蛋白质并将其分解成原始氨基酸成分。但在这项新研究中，研究人员发现蛋白酶体活性在HSC中特别低。这让研究小组感到困惑：如果摆脱受损的蛋白质对干细胞如此重要，为什么蛋白酶体的活性较低?

通过一系列随后的实验，研究小组发现HSC使用完全不同的系统。在这里，受损和错误折叠的蛋白质被收集并贩运到称为聚集体的簇中。一旦被围放在一个位置，它们就会被溶酶体(一种含有消化酶的细胞器)在一个称为聚集的过程中集体破坏。

“这里非常不寻常的是，这种途径被认为只是作为一种极端的压力反应触发的，但它实际上是干细胞使用的正常生理途径，”Signer说。“这强调了干细胞预防压力的重要性，这样它们才能保持健康和长寿。

那么为什么会有这个不同的系统呢?蛋白酶体方法的一个主要优点是它可以立即分解蛋白质，产生细胞可以重复使用的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，通过将受损蛋白质的集合存储在一个地方，干细胞可能会创建自己的资源缓存，这些资源可以在以后实际需要时使用，例如受伤后或再生时。

“身体真的不能冒险失去干细胞，所以拥有这些原材料储备可以使它们更好地抵御雨天，”Signer说。“干细胞是马拉松运动员，但当情况需要时，它们也需要成为世界级的短跑运动员。

当研究人员在遗传上禁用聚集途径时，干细胞开始积累聚集的蛋白质，这损害了它们的健康，寿命和再生活动。

研究小组随后发现，虽然几乎所有年轻的干细胞都有聚集体，但在衰老的某个时刻，它们几乎完全消失了。作者认为，干细胞在衰老过程中无法有效地破坏错误折叠的蛋白质可能是导致其功能下降和由此产生的与年龄相关的疾病的关键因素。

“我们的希望是，如果我们能够提高干细胞维持聚集途径的能力，我们将在衰老过程中保持更好的干细胞适应性，并减轻血液和免疫紊乱，”Signer说。

作者怀疑其他类型的干细胞和神经元等长寿细胞对严格调节蛋白质稳态也有类似的要求，这表明促进这一途径的治疗方法可能对多个器官和病理有益。

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