袁碩 李嬌 張慶鎬 王科斯 (延邊大學(xué)，吉林 延吉 3300；大連大學(xué))

衰老是一種生物學(xué)過程，其作為一種不可避免的自然現(xiàn)象，可使機體的組織和器官發(fā)生進行性惡化，提高各種疾病的發(fā)病率，導(dǎo)致人類死亡率增加，預(yù)計到2025年，全球年齡超過65歲的老年人口將會超過8億人次〔1～3〕。衰老的特征包括免疫力失調(diào)、機體相關(guān)功能衰退、組織器官發(fā)生萎縮、皮膚皺紋等〔4～6〕，涉及包括癌癥、炎癥和心血管疾病等在內(nèi)的許多疾病〔7〕。因此，延緩衰老是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的一項重大挑戰(zhàn)。干細(xì)胞是機體所有組織、器官和系統(tǒng)的基礎(chǔ)，有自我更新能力〔8〕。其可修復(fù)因衰老、先天性缺陷和疾病等影響而發(fā)生的組織和器官異常，并在宿主的疾病進展、機體發(fā)育和組織修復(fù)等各種過程中介導(dǎo)不同的作用〔9～11〕。探尋衰老相關(guān)干細(xì)胞標(biāo)記物有助于延緩衰老，治療衰老相關(guān)疾病，在研究衰老相關(guān)機制方面具有很大潛力。近年來與衰老相關(guān)的干細(xì)胞標(biāo)志物的相關(guān)研究越來越多，本文對衰老相關(guān)干細(xì)胞標(biāo)志物的研究進展進行綜述。

1 CD133與衰老

CD133是一種新型質(zhì)膜糖蛋白，最初是在小鼠的胚胎神經(jīng)上皮中發(fā)現(xiàn)的〔12〕。CD133是一種腫瘤細(xì)胞表面標(biāo)志物，存在于許多惡性腫瘤組織中〔13〕。其也是一種干細(xì)胞標(biāo)志物，在從胎肝、骨髓、臍帶血和成人外周血分離的造血干細(xì)胞或祖細(xì)胞中表達〔14〕。 Hassanpour等〔15〕分別對人、狗和小鼠3種不同物種的老年和幼年骨髓樣本進行培養(yǎng)，7 d后評估細(xì)胞的形態(tài)和克隆形成能力,發(fā)現(xiàn)與幼年樣本相比，流式細(xì)胞術(shù)免疫表型分析結(jié)果未顯示老年樣本存在CD133，并且CD133陽性細(xì)胞的百分比隨著衰老而降低，表明CD133會隨著年齡的增長而逐漸減少。Okazaki等〔16〕采取小鼠下丘腦中表達CD133細(xì)胞的神經(jīng)球，并在分化條件培養(yǎng)基中培養(yǎng)這些神經(jīng)球，發(fā)現(xiàn)它們可被誘導(dǎo)分化為γ-氨基丁酸(GABA)能神經(jīng)元。老年性耳聾患者中GABA能神經(jīng)元表達能力下降，因此利用CD133治療老年性耳聾取得了一定程度的突破。Revoltella等〔17〕將人臍帶血CD133陽性造血干細(xì)胞移植到耳毒性藥物損傷小鼠的內(nèi)耳中，發(fā)現(xiàn)它們能在體外產(chǎn)生新的毛細(xì)胞和神經(jīng)元，增強了內(nèi)耳纖維細(xì)胞及其前體從而改善耳蝸功能，表明CD133為恢復(fù)耳聾提供了條件。Sagrinati等〔18〕發(fā)現(xiàn)成人腎臟部分頂葉上皮細(xì)胞可表達干細(xì)胞標(biāo)志CD133。將CD133+上皮細(xì)胞注射到具有急性腎衰竭的小鼠中，可導(dǎo)致小鼠腎單位不同部分的管狀結(jié)構(gòu)再生，并用CD133+上皮細(xì)胞治療急性腎功能衰竭后發(fā)現(xiàn)其顯著改善了腎臟形態(tài)，免疫組化發(fā)現(xiàn)腎纖維化程度減少，腎小管壞死得到改善。因此，CD133可從老年醫(yī)學(xué)和再生醫(yī)學(xué)角度延緩衰老。

2 富含亮氨酸重復(fù)G蛋白耦聯(lián)受體(Lgr)5與衰老

在多種類型成體干細(xì)胞和祖細(xì)胞的調(diào)節(jié)中，Wnt信號通路起至關(guān)重要的作用〔19〕。Lgr5是Wnt信號通路的靶基因，是內(nèi)胚層衍生器官，包括小腸、結(jié)腸、胃、肝臟和胰腺等干細(xì)胞的新分子標(biāo)志物〔20～23〕。Uchida等〔24〕采用來自于幼鼠和老年鼠的腸上皮類器官研究其衰老和表觀遺傳狀態(tài)的變化。發(fā)現(xiàn)抑制Lgr5誘導(dǎo)后，Wnt信號通路下游的癌基因(Myc)、E3泛素化連接酶(Rnf43)和軸抑制蛋白(Axin2)轉(zhuǎn)錄水平顯著降低，表明由于靶基因Lgr5失活，Wnt信號傳導(dǎo)途徑受到阻礙，進行微陣列分析鑒定發(fā)現(xiàn)干細(xì)胞特征與DNA復(fù)制相關(guān)的基因減少，從而導(dǎo)致細(xì)胞衰老、細(xì)胞增殖減少。Huch等〔25〕通過體外實驗，用來自小鼠胰腺的導(dǎo)管碎片在培養(yǎng)物中啟動Lgr5表達，每周擴增5倍，持續(xù)超過40 w，最后發(fā)現(xiàn)含有克隆擴增的Lgr5干細(xì)胞單個分離的導(dǎo)管細(xì)胞最終可培養(yǎng)成胰腺類器官。所以，作為多個成體器官中的干細(xì)胞標(biāo)志物L(fēng)gr5，不僅能促進Wnt信號通路延緩衰老，還可通過誘導(dǎo)離體細(xì)胞明確分化，其功能與衰老密不可分。

3 八聚體結(jié)合轉(zhuǎn)化因子(OCT)-4與衰老

OCT-4是復(fù)合同源異型結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄因子家族中的成員〔26〕，位于6號染色體上，是多能干細(xì)胞特性的主要調(diào)節(jié)因子，在細(xì)胞多能狀態(tài)的調(diào)節(jié)和維持中起關(guān)鍵作用〔27〕。OCT-4是調(diào)節(jié)各種基因轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄因子，主要表達于胚胎干細(xì)胞及生殖干細(xì)胞中，對于維持胚胎干細(xì)胞的多潛能性和自我更新具有極其重要的作用〔28〕。其也定位于許多非多能細(xì)胞類型的細(xì)胞質(zhì)中，如胚胎干細(xì)胞、生殖細(xì)胞、原始生殖細(xì)胞和生殖細(xì)胞腫瘤等，但其具體功能尚未確定〔29〕。

Han等〔30〕采用基因治療工具簇狀規(guī)則間隔的短回文重復(fù)序列(CRISPR/Cas9)敲低系統(tǒng)和質(zhì)粒載體(pCMV)異位表達系統(tǒng)，利用過氧化氫誘導(dǎo)原代人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞和人主動脈平滑肌細(xì)胞衰老，發(fā)現(xiàn)OCT-4敲除后可顯著增強過氧化氫介導(dǎo)的DNA損傷，細(xì)胞凋亡數(shù)目增多。而且敲除OCT-4后發(fā)現(xiàn)衰老的關(guān)鍵蛋白Lamin B1轉(zhuǎn)錄下降，表明OCT-4是抵抗衰老的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。體外研究已證明細(xì)胞重編程可多能性逆轉(zhuǎn)細(xì)胞年齡，但通過重編程改變衰老過程尚未在體內(nèi)直接證實。Ocampo等〔31〕通過在早衰的小鼠模型短期循環(huán)誘導(dǎo)表達包括OCT-4在內(nèi)的一部分基因部分重編程結(jié)果表明，經(jīng)過重編程循環(huán)的小鼠的葡萄糖耐量試驗顯示葡萄糖水平恢復(fù)，具有更高的葡萄糖耐受性，胰島β細(xì)胞再生能力增強，肌肉的組織學(xué)分析和層粘連蛋白免疫染色顯示肌肉的再生能力得到改善，損傷區(qū)域中心有核纖維的數(shù)量減少。不僅如此，重編程循環(huán)后延長了早衰小鼠模型的壽命。因此，OCT-4作為重要的抗衰老轉(zhuǎn)錄因子，深入研究其機制可抵抗衰老。

4 神經(jīng)上皮干細(xì)胞蛋白(Nestin)與衰老

Nestin是一種細(xì)胞骨架蛋白，被歸類為中間絲〔32〕。最初在成年大腦的神經(jīng)干細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在已知在各種組織和干細(xì)胞或祖細(xì)胞中表達，如胰島和心臟等〔33～35〕。Nestin與細(xì)胞的自我更新、增殖、分化和遷移功能密切相關(guān)〔36〕。Liao〔37〕等先從腋窩皮膚中分離出Nestin+祖細(xì)胞，并在人皮膚進行4 mm穿孔活檢實驗。與對照組相比，移植Nestin+祖細(xì)胞后，可明顯看出人皮膚再上皮化。免疫組化結(jié)果顯示，移植Nestin+祖細(xì)胞6 d后，皮膚內(nèi)部傷口邊緣新形成的上皮舌的面積和長度明顯增強。目前Nestin的研究為細(xì)胞的再生醫(yī)學(xué)和老年醫(yī)學(xué)策略提供了基礎(chǔ)，特別是為治療慢性病皮膚潰瘍提供了新的治療思路。衰老是一個慢性過程，Nestin的研究在修復(fù)老化細(xì)胞、受損細(xì)胞方向有一定條理脈絡(luò)，利用其特性可延緩衰老。

5 CD34與衰老

CD34分子是一種高度糖基化的跨膜蛋白，分子量為115 kDa，其存在于骨髓中的幾種造血干細(xì)胞膜中，也能選擇性地表達于哺乳動物造血干細(xì)胞表面，并且在內(nèi)皮祖細(xì)胞發(fā)育的初始階段和新血管形成早期階段可觀察到CD34的表達〔38，39〕。CD34分子可參與內(nèi)皮細(xì)胞間的相互附著及在新血管形成中的遷移過程，參與體內(nèi)免疫應(yīng)答、炎癥發(fā)生、凝血、腫瘤轉(zhuǎn)移等一系列重要生理病理過程〔40～43〕。Ritschka等〔44〕為探索上皮細(xì)胞的衰老過程，利用癌基因?qū)⒃∈蠼琴|(zhì)形成細(xì)胞誘導(dǎo)的衰老后進行微陣列分析，發(fā)現(xiàn)其表現(xiàn)出CD34等干細(xì)胞相關(guān)基因表達增加。進一步對感染后2 w的衰老細(xì)胞中選定的皮膚干細(xì)胞基因進行分析發(fā)現(xiàn)CD34等基因的表達增加，提示衰老與CD34分子之間存在著一定的聯(lián)系。

綜上，干細(xì)胞具有無限復(fù)制、補充和修復(fù)以維持組織和器官穩(wěn)態(tài)的潛力。衰老的作用機制復(fù)雜，通過探究干細(xì)胞標(biāo)志物可以更好地幫助人們利用干細(xì)胞的相關(guān)作用機制去延緩衰老。目前雖有衰老相關(guān)干細(xì)胞標(biāo)志物的研究，但更多更詳細(xì)的機制仍需要進一步探究。