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干细胞治疗新进展
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永葆青春不是梦?且看干细胞如何改善免疫衰老
2021-06-11

目前我国的人口年龄结构正在发生快速的变迁。数据资料显示,2015年我国65岁以上的人口总数为1.44亿人,占总人口的比重为10.47%2022年将占14%,而预计到2050年,65岁以上的人口数将达到3.6亿,约占总人口的25.6%。随着人口老龄化进程的加深,个体的寿命质量越来越受到关注,而促进健康老龄化既能尊重寿命质量,也可以扭转老龄化人口对社会的健康服务供给资源的挤压。健康老龄化包括了生理健康、心理健康、行动能力和社会功能健康,其中,维护老年人生理健康是健康老龄化的核心。    伴随着平均预期寿命的延长,老年人的生理系统会发生许多变化,其中免疫系统是最重要的变化之一,包括先天免疫系统和适应性免疫系统的变化,使得老年人易患感染性疾病、恶性肿瘤及多种慢性疾病。因此,采用各种措施(如干细胞、免疫细胞、肠道益生菌、免疫调节剂)恢复老年人的免疫平衡一直是老年医学的研究热点,以期延缓甚至避免老年衰弱综合征这一不良健康结局的发生。


什么是免疫衰老



免疫衰老是指机体免疫系统组分和功能随着年龄增长而发生退行性变化的过程,其显著的变化是免疫系统的失调和衰退。研究发现,老年人体内慢性、系统性、无症状性炎症状态可能是老年人由健康向衰弱发生发展的潜在原因之一,细胞因子水平异常是慢性系统性炎症的一个主要表现。研究表明,衰弱综合征患者体内呈现的慢性炎症状态常伴随特定炎症因子的高表达。白介素-6interleukin-6, IL-6)是一种急性炎症反应细胞因子,老龄衰弱患者的IL-6 水平显著增加[1],与多种衰弱综合征的发生相关,包括肌少症、握力减弱和骨质疏松症等。

免疫衰老对机体的影响

免疫衰老在细胞免疫和体液免疫方面均有深刻的改变。随着年龄的增长,T淋巴细胞的变化表现为幼稚T淋巴细胞减少、晚期高分化记忆T淋巴细胞增多,但这一变化的确切性质仍未阐明。

除了淋巴细胞的改变,B淋巴细胞同样也受到衰弱的影响。项基于瑞典NONA 的免疫纵向研究显示,细胞多样性在衰弱的老年个体中随着年龄增加而降低。

衰老对先天免疫也有着一定的影响。研究表明,老年人NK 细胞亚群的频率、表型分布以及功能发生了变化,主要表现为NK 细胞总数增多,成熟的CD56-CD57+NK 细胞亚群增加、不成熟的CD56+细胞减少[2-3]。淋巴细胞衰老和标志CD57,在老年人NK 细胞中的表达也明显增高。

先天免疫其他改变有:树突状细胞不能有效地表达抗原;巨噬细胞衰老的募集能力、抗原提呈、吞噬、活性氧生成和细胞因子生成能力下降等;表型上从促炎、抗肿瘤M1 型到抗炎、促肿瘤M2 型转变,越来越倾向于免疫抑制;中性粒细胞发生吞噬、趋化能力降低。

免疫衰老干预措施


免疫干预在健康老龄化中的有不可替代的作用。研究表明,免疫衰老及慢性炎症是老年人由健康向衰弱发生发展的基础之一,机体多个系统在长期的炎症状态作用下,出现步态缓慢、行动障碍、肌肉减少、骨量减少、力量减弱等衰弱表型,最终引发跌倒、失能、死亡等不良预后。对患者的免疫功能进行调节,有可能改善衰弱状态,因此免疫治疗一直是老年衰弱防治的重要方向之一。

干细胞改善免疫衰老


免疫衰老进程中的干细胞耗竭也是导致衰弱的重要原因之一。老年衰弱与循环中的间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs)减少相关,且衰弱的许多临床表型也都涉及间充质组织。基于此,MSCs 的移植再生有望成为未来衰弱治疗的一种有效疗法。迄今为止,已有个临床试验研究了MSCs 移植在衰弱治疗中的作用。

Golpanian [4] 主持的期开放标记试验证实了异基因MSCs 移植在衰弱治疗中的安全性,并且显示出骨骼肌功能提高和炎症减轻的效果。在此基础之上,Tompkins [5] 开展了随机、双盲、安慰剂对照II 期临床试验,再次证实了该疗法的安全性,同时治疗组的物理性能指标和炎症生物标志物均出现了显著的改善。MSCs 移植能够改善衰弱的一个重要机制是其调节免疫和抗炎的作用。

MSCs 可通过多种方式对免疫进行调节:(1)抑制树突状细胞的成熟和抗原递呈能力;(2)抑制自然杀伤细胞的增殖和细胞毒;(3)对固有免疫应答进行负调控[6-8];(4)抑制CD4+T 细胞、CD8+T 细胞和细胞的增殖与功能从而抑制适应性免疫应答[9]。此外,MSCs 可以与细胞和细胞直接接触,诱导调节性细胞和细胞产生并增强其功能;MSCs 还可以与单核细胞/巨噬细胞和树突状细胞直接接触,促使单核细胞/巨噬细胞和树突状细胞向抗炎表型分化[10]MSCs移植后可迅速迁移到组织损伤部位通过旁分泌作用激活人体组织内源特异性干/祖细胞的增殖和分化对于启动组织损伤的修复进程发挥重要作用[11-12]

    MSCs 移植疗法在衰弱治疗中的应用虽已取得初步进展,但今后仍需在提高疗效、机制解析等领域继续努力。

References:

[1] Ma L, Sha G, Zhang Y, et al. Elevated serumIL-6 and adiponectin levels are associated with frailty and physical function in Chinese older adults [J]. Clin Interv Aging, 2018, 13: 2013-2020.

[2] PHAN M TCHUN SKIM S Het alNatural killer cell subsets and receptor expression in peripheral blood mononuclear cells of a healthy Korean populationreference rangeinfluence of age and sexand correlation between NK cell receptors and cytotoxicity[J]Hum Immunol2017782):103-112

[3] DOGRA PRANCAN CMA W Jet alTissue determinants

of human NK cell developmentfunctionand residence[J]Cell20201804):749-763.e13

[4] Golpanian S, DiFede DL, Khan A, et al. Allogeneic Human Mesenchymal Stem Cell Infusions for Aging Frailty [J]. J Gerontol A Biol Sci Med Sci, 2017, 72 (11): 1505-1512.

[5] Tompkins BA, DiFede DL, Khan A, et al. Allogeneic Mesenchymal Stem Cells Ameliorate Aging Frailty: A Phase II Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled Clinical Trial [J].J Gerontol A Biol Sci Med Sci, 2017, 72 (11): 1513-1522.

[6] Le Blanc K, Davies LC. Mesenchymal stromal cells and the innate immune response [J]. Immunol Lett, 2015, 168 (2):140-146.

[7] Jiang XX, Zhang Y, Liu B, et al. Human mesenchymal stem cells inhibit differentiation and function of monocyte-derived dendritic cells [J]. Blood, 2005, 105 (10): 4120-4126.

[8] Spaggiari GM, Capobianco A, Abdelrazik H, et al. Mesenchymal stem cells inhibit natural killer-cell proliferation, cytotoxicity, and cytokine production: role of indoleamine 2,3-dioxygenase and prostaglandin E2 [J]. Blood, 2008, 111 (3): 1327-1333.

[9] Florea V, Bagno L, Rieger AC, et al. Attenuation of frailty in older adults with mesenchymal stem cells [J]. Mech Ageing Dev,2019, 181: 47-58.

[10] Witte SFH, Luk F, Sierra Parraga JM, et al. Immunomodulation By Therapeutic Mesenchymal Stromal Cells (MSC) Is Triggered Through Phagocytosis of MSC By Monocytic cells [J]. Stem Cells, 2018, 36 (4): 602-615.

[11]Santos Nascimento DMosqueira DSousa LMet al.Human umbilical cord tissue-derived mesenchymal stromal cells attenuate remodeling after myocardial infarction by proangiogenic, antiapoptotic, and endogenous cell-activation mechanisms. Stem Cell Res Ther2014, 5: 5

[12] Karantalis VHare J M. Use of mesenchymal stem cells for therapy of cardiac disease. Circ Res2015116: 1413–1430

 

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