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刘实最早发现又获得证据支持:Science——谁让干细胞远离衰老

已有 4576 次阅读 2015-9-21 15:14 |系统分类:论文交流

 刘实在1999年提出的细胞分裂实质是一个母细胞生殖出一个子代细胞(对于干细胞来说就是自我复制,刘实说的是细菌,对于人体来说就应该是干细胞 LIU S. Tracking bacterial growth in liquidmedia and a new bacterial life model[J]. Science in China. Series C: LifeSciences, 1999, 42(6): 644-654.)。母细胞依然延续原来的寿命,而子代细胞有了新生命,也即年龄从零开始。

期间有一些人也提出了差不多的理论,比如Yves.Barral,(A mechanism for asymmetric segregation of age during yeast budding.ShcheprovaZ, Baldi S, Frei SB, Gonnet G, Barral Y.

Nature. 2008 Aug 7;454(7205):728-34. doi:10.1038/nature07212. Epub 2008 Jul 27.这个BarralCNS上灌水很多)。不过我还没有仔细研究他们直接的区别。

 按照刘实的理论,在细菌细胞分裂成为两个子细胞时,细胞内容物的分配并不平均,结果使两个子细胞产生差异。细胞由一个分裂为两个,传统有丝分裂理论认为,分裂为两个完全一样的细胞,也即他们的寿命又从新开始,但是这与现实有逻辑矛盾的地方。如果细胞分裂一次,产生新的两个细胞是更为年轻的,那么机体其实不应该存在衰老细胞。按照细胞的生殖论者所说,细胞分裂时,一个是母细胞,一个是子代细胞,母细胞还会延续分裂前的衰老途径继续衰老,也即子代细胞比母细胞更为年轻。我们认为干细胞的分化是按照生殖的方式进行的。一个干细胞分化为一个功能性细胞和一个干细胞(不对称分裂),该干细胞还是原来的干细胞,其衰老还是会继续,功能性的细胞是一个新的细胞;一个干细胞分化为两个干细胞(对称分裂),那么其中一个是老的干细胞,另一个是新的干细胞,在同样的条件下,老的干细胞的年龄要大于新的干细胞。干细胞可能通过生殖的方式来更新,在更宏观层面看,干细胞是不朽的,但是,实际情况可能是,有新的干细胞出现。这也说明干细胞耗竭是有可能,因为干细胞也会受到环境因素的影响,发生死亡,如果其不能够繁殖,那么干细胞的数量将会下降,从而影响到了再生新细胞的能力。

简单拿刘实的理论来说,如果改理论成立,那么可以逻辑演绎出衰老理论:降低衰老干细胞的比例,我们相信干细胞能够自我复制产生新的子代干细胞,宏观层面就是更多比例的年轻干细胞,身体将更为年轻化。因此只需要逐步清除衰老细胞(包括衰老的干细胞),等有空间出现后,剩余老的干细胞分裂出新的干细胞,身体就能够保持年轻化。

以下科学杂志发表的文章认为,干细胞不对称分裂是有其中某种蛋白质通道控制,年轻机体的干细胞会有这种通道很好的分配遗传物质,衰老的继续留在母细胞中,新的部分则被分配给了新的子代细胞;但是衰老以后,这个分配机制逐步销售,整体上无法产生更为年轻的子代细胞。我的看法是这个解释有逻辑问题,这个分配机制似乎随着衰老而逐步失去功能,这与母细胞分裂出一个新的子代细胞的假设有了矛盾,因为既然一个新细胞是全新的,那么她依然保留该分配机制,该细胞开始衰老过程中,可能再生多个全新的细胞,单个一个母细胞可能会衰老,但是如果能持续不断产生新的子代细胞,那整体上来说,能够产生子代细胞的干细胞就不会有分配机制老化的问题,也就是没有积累的影响。

无论如何刘实的理论还需要跟进研究。

 

生物通报道  在哺乳动物大脑中神经干细胞终身生成新神经元。但随着年龄的增长,大脑的再生潜能会显著地下降(延伸阅读:Cell最新文章:逆转干细胞衰老)。来自苏黎世大学的科学家们现在揭示出了,神经干细胞相对远离衰老诱导的损伤的一个新机制。在细胞分裂过程中一个扩散屏障调控了受损蛋白质的分选。研究论文发布在917日的《科学》(Science)杂志上。

 

酵母不仅可用于酿制葡萄酒、制作面包及酿造啤酒。它们也是研究哺乳动物大脑神经干细胞的一种极好的模型。众所周知,细胞每分裂一次细胞衰老因子就会在母细胞和子细胞之间进行不对称分配,使得子细胞能够返老还童,度过完整的生命周期,而不受母细胞年龄的支配。其至少部分是由于存在一种扩散屏障,在细胞分裂过程中限制了分子从细胞的一边移动到另一边所致。

 

由脑研究所的SebastianJessberger领导的一个科学家小组现在证实,成年小鼠大脑干细胞也在母细胞和子细胞之间不对称地隔离了衰老因子。内质网中的一个扩散屏障(细胞内对于蛋白质合成和运输至关重要的一个通道系统)对此负责。这一屏障阻止了损伤蛋白保留于干细胞的子细胞中使得干细胞相对干净。“神经干细胞分裂似乎比我们以往认为的还要更加不对称,”论文的主要作者、Sebastian Jessberger研究小组博士后Darcie Moore说。

此外,作者们发现随着年龄的增长这一屏障的强度会变弱。这导致了随着干细胞年龄的增长受损蛋白质隔离不对称性减小。这有可能是造成老年人的大脑再生能力下降的机制之一,因为干细胞保留受损细胞的量越多,下一次细胞分裂需要的时间就越长。

SebastianJessberger说:“这是一个与干细胞分裂及衰老相关的令人兴奋的新机制。不过现在我们才刚刚开始了解大脑中这一干细胞分裂屏障的分子组成及真正意义。”一个有待解答的关键问题就是,是否机体所有的成体干细胞中都建立了这一屏障。这一问题的答案或许可为靶向人类疾病中年龄相关的干细胞活性改变开辟新途径。

生物通推荐原文索引:

Darcie L. Moore,Gregor-Alexander Pilz, Marcos J. Araúzo-Bravo, Yves Barral, SebastianJessberger. A mechanism for the segregation of age in mammalian neural stemcells. Science, 17 September 2015. DOI: 10.1126/science.aac9868




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