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創造新的血管細胞可以減緩血管老化嗎? 看看最近的研究

新研究表明,創造新的血管細胞可以延緩血管衰老

正如托馬斯·西德納姆(所謂的英國希波克拉底)在 17 世紀所說的那樣:“一個人的年齡與他的動脈一樣老。” 

研究人員首次發現了一種研究血管(包括動脈、靜脈和毛細血管)老化過程的成功方法。 這種利用細胞模型的創新機制可能會帶來減緩血管老化的新療法。 

與年齡相關的脈管系統(連接心臟與其他器官的血管網絡)損傷是多種疾病的危險因素,導致殘疾和死亡。 這些疾病包括影響心臟血管的心血管疾病和影響腦血管的腦血管疾病。 

因此,任何能夠闡明血管老化如何以及為何發生的新研究都有可能降低這些廣泛疾病的風險並延緩老化過程。  

在本文中,詳細了解這項最新研究,該研究找到了一種創造新血管細胞的方法,最終目標是減緩血管老化並延長血管壽命。 健康壽命 ——沒有疾病的生命年數——以及潛在的壽命。  

背景:血管老化的研究 

當血管系統老化時,血管會變硬、鈣化和滲漏,靜脈和動脈的彈性也會降低。 這些變化會導致高血壓和心臟病風險增加。 

過去,研究人員僅透過視覺觀察這些變化,而不是測量老化的分子影響。 收集血管細胞具有高度侵入性,這就是為什麼對人類血管老化的細胞標記物的研究是有限的。 先前的研究涉及動物模型來研究這些組織中衰老的生物標誌物,而這些標誌物在人類中不易獲得。 

先前研究採用的另一種方法是使用多能幹細胞,它們是“主細胞”,可以重新編程為任何類型的細胞。

儘管這個過程可以有效地產生新的血管細胞,但研究人員發現,這種重新編程消除了可能發生的任何與年齡相關的分子變化。 本質上,新細胞被重置為僅具有“年輕”特性和細胞特徵。 這種重置意味著細胞血管老化過程無法被研究; 因此,針對與年齡相關的血管疾病的治療策略也是遙不可及的。 

到目前為止,索爾克研究所的研究人員發現了一種從皮膚細胞重建人類脈管系統的方法,而不使用消除老化分子標記的多能幹細胞。 

血管老化可導致動脈粥狀硬化和心臟病

研究人員如何創造新的血管細胞?

該研究發表於 電子生活 2020 年 9 月,由聖地牙哥索爾克研究所的研究人員撰寫。 

先前的研究 2015 年,同一團隊解釋了研究人員如何利用人類皮膚細胞創造老化腦細胞。 由於大腦是另一個難以接近和研究的器官,這種方法產生了具有老年人大腦標誌特徵的細胞,使科學家能夠更輕鬆地研究與年齡相關的神經退化性疾病,例如阿茲海默症。

在這項研究中,索爾克研究人員利用相同的方法在沒有多能幹細胞的情況下誘導血管細胞。 稱為纖維母細胞的皮膚細胞取自三名年輕捐贈者(19-30 歲)、三名老年捐贈者(62-87 歲)和八名哈欽森-吉爾福德早衰症(HGPS)患者。 HGPS 也稱為早衰症,是一種罕見的遺傳性疾病,會導致生命早期過早衰老,這就是為什麼它通常用於研究衰老的生物標記。

然後,研究人員直接將纖維母細胞重新編程為誘導血管內皮細胞(iVEC)和誘導平滑肌細胞(iSMC)。 

血管內皮細胞沿著血管內壁構成單一細胞層; 這些細胞的損傷先於心血管疾病發生。 平滑肌細胞包圍內皮細胞,參與血管收縮和擴張,受損時在動脈粥狀硬化和高血壓的發展中發揮作用。 

健康的血管; 新研究發現,從纖維母細胞產生新的血管細胞可能會減緩血管衰老

結果如何? 

研究人員發現,iVEC 和 iSMC 顯示出明顯的衰老標記以及與血管鈣化和發炎相關的基因表現。 

具體來說,來自老年捐贈者的 iVEC 顯示 GSTM1 和 PALD1 基因表現增加,這與氧化壓力、發炎途徑和內皮連接穩定性抑制有關。 

他們也研究了 BMP-4(骨形態發生蛋白 4)蛋白的水平,該蛋白過度表現時與血管鈣化有關。 與年輕捐贈者細胞相比,老年捐贈者細胞中的 BMP-4 水平更高。

然而,HGPS患者的BMP-4水平顯著高於老年捐贈者,顯示BMP-4也參與了加速老化的過程。

在發現 BMP-4 水平對老化和心血管健康的重要性後,研究人員阻斷了該蛋白質,以觀察對老化血管細胞的影響。 

他們發現,在患有血管疾病的捐贈者中,使用標靶抗體來阻斷 BMP-4 可以減少血管滲漏,而血管滲漏通常發生在老化的血管中。

結果表明,針對血管老化和 HGPS 的新療法可能即將出現。 研究人員現在將能夠使用這種將纖維母細胞直接轉化為血管細胞的新方法來研究各種脈管系統治療的影響。 針對 BMP-4 也可能是減少 HGPS 和老化人類心血管系統損傷的新策略。  

重點:這項研究意味著什麼?

  • 索爾克研究所的研究人員現已成功將成纖維細胞轉化為神經元和血管細胞,並可能繼續將此過程應用於受衰老影響的其他細胞類型。  
  • 這個過程的新穎之處在於其直接轉化方法,該方法將成纖維細胞直接轉化為血管細胞,而不使用多能幹細胞,從而可以更好地研究衰老細胞,因為幹細胞消除了衰老的分子標記。 
  • 未來的研究可以利用這種直接轉化方法來減少與年齡相關的血管損傷,從而降低心臟和腦血管疾病的風險,並延長健康壽命,甚至可能延長壽命。 

參考: 

Bersini S、Schulte R、Huang L、Tsai H、Hetzer MW。 人類平滑肌和血管內皮細胞的直接重編程揭示了與老化和哈欽森-吉爾福德早衰症相關的缺陷。 埃萊夫。 2020;9:e54383。 發佈於 2020 年 9 月 8 日。doi:10.7554/埃萊夫.54383

Mertens J、Paquola ACM、Ku M 等人。 直接重編程的人類神經元保留與老化相關的轉錄組特徵並揭示與年齡相關的核細胞質缺陷。 細胞幹細胞。 2015;17(6):705-718。 土井:10.1016/j.stem.2015.09.001

Ungvari Z、Tarantini S、Donato AJ、Galvan V、Csiszar A。血管老化機制。 環路研究中心. 2018;123(7):849-867。 土井:10.1161/CIRCRESAHA.118.311378

魏X,吳偉,李L,等。 骨形態發生蛋白 2/4 在慢性腎臟病血管鈣化的早期發展過程中上調。 生物醫學樹脂。 2018;2018:8371604。 發佈於 2018 年 4 月 12 日。doi:10.1155/2018/8371604



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