骨髓間充質干細胞衰老的不良影響及其分子機制

吳超神　顧葉　葛婷

［摘 要］隨著老齡人口數量迅速增長，老齡化問題日益嚴重。臨床科研工作者愈發重視衰老性疾病的診治，提高老年人的生活質量。在這一過程中，基于細胞的治療手段顯示出其獨有的優勢和廣闊的應用前景。骨髓間充質干細胞是組織工程和再生醫學領域中主要的候選細胞，具有獨特的自我更新和分化潛能，以及顯著的免疫調節活性。骨髓間充質干細胞發生復制性衰老，可引起包括骨質疏松在內的與年齡相關的退行性疾病，其中端粒縮短、氧化應激損傷和表觀遺傳學改變是導致骨髓間充質干細胞衰老的重要因素。以“bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs，senescence，aging”為英文檢索詞，以“骨髓間充質干細胞、衰老”為中文檢索詞，分別檢索PubMed和中國知網數據庫收錄的相關文獻，綜述骨髓間充質干細胞衰老的研究進展，以期為相關衰老性疾病的診治提供新的依據。

［關鍵詞］ 骨髓間充質干細胞；衰老；端粒；氧化應激；表觀遺傳學

［中圖分類號］ R 329.2 ［文獻標志碼］ A ［文章編號］ 1005-0310（2023）02-0064-08

Adverse Effects of Senescence on Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells and Their Molecular Mechanism

WU? Chaoshen， GU? Ye， GE? Ting

（Central Laboratory/Department of Orthopedics， Changshu No.1 Peoples Hospital， Changshu Jiangsu 215500，? China）

Abstract： The aging population is increasing rapidly and the phenomenon of aging is becoming more and more common. Clinical researchers are increasingly paying attention to the? diagnosis and treatment of senile diseases to improve the quality of life of the elderly. In this process， cell-based therapy is showing its unique advantages and broad application prospects. Bone marrow mesenchymal stem cells are the main candidate cells for tissue engineering and regenerative medicine， with unique self-renewal and differentiation potential and significant immunomodulatory activity. Replicative senescence of bone marrow mesenchymal stem cells may cause age-related degenerative diseases including osteoporosis， among which telomere shortening， oxidative stress damage， and epigenetic changes are important factors leading to senescence of bone marrow mesenchymal stem cells. In this paper， “Bone marrow mesenchymal stem cells， BMSCs， senescence， aging” were used as the English keywords and bone marrow mesenchymal stem cells， senescence” as the Chinese keywords. The relevant literature reports included in PubMed and CNKI databases were retrieved respectively. The research progress of bone marrow mesenchymal stem cell senescence was reviewed to provide new insights for the diagnosis and treatment of related aging diseases.

Keywords： Bone marrow mesenchymal stem cells；Senescence；Telomere；Oxidative stress；Epigenetics

0 引言

隨著醫療技術的迅速發展和生活方式的改善，人類的平均預期壽命顯著增長，全球人口正在迅速老齡化，衰老也日益普遍。衰老是指隨著時間的推移，生理功能的逐步喪失，在機體和細胞水平上，導致組織和器官的功能障礙［1］。衰老是一種與年齡相關的老年綜合征，影響著老年人的生活質量。老年人發生意外導致不良健康結果的風險較大，如摔傷、殘疾和死亡等，同時支出的醫療費用增加，給家庭和社會帶來沉重的負擔，日益成為全球主要的公共衛生問題［2］。

老年科學假說指出，大多數與衰老相關的疾病都是由共同的和相互依賴的條件維持的，包括慢性低度炎癥、大分子/細胞器功能障礙、衰老細胞的積累和干細胞功能障礙［3］。

分子生物學和基因工程技術的迅速發展，使得基于細胞的治療正在成為一種創新方法，用于治療多種與衰老相關的退行性疾病，而隨著老年患者數量的不斷增長，他們逐漸成為受益于細胞療法的主要目標人群。間充質干細胞（Mesenchymal stem cells， MSCs）是一種具有自我更新和多向分化能力的多潛能細胞，是非造血組織的非定向前體，在組織的維護、修復和再生中發揮著重要作用。這一術語最初是由Caplan于1991年提出的［4］，隨后被大多數學者廣泛采用。MSCs可以從大多數器官的結締組織中分離出來，包括骨髓、骨膜、肌肉、滑膜液、毛囊、臍帶血、脂肪和胎盤等，并在人類、非人靈長類動物和嚙齒動物等多個物種中被報道。骨髓仍是MSCs 最重要的來源，大多數臨床實驗是基于骨髓開展研究的。骨髓間充質干細胞（Bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs）是干細胞家族的重要成員之一，源于發育早期的中胚層和外胚層，它可分化為成骨細胞、脂肪細胞、軟骨細胞和成肌細胞等，用于維持人體正常的骨代謝。

1 數據和方法

1.1 數據來源

在PubMed和中國知網數據庫中檢索1970年1月至2022年7月出版的文獻，英文檢索詞為“bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs，senescence，aging”；中文檢索詞為“骨髓間充質干細胞、衰老”。

1.2 納入與排除標準1.2.1 納入標準

通過文獻標題和摘要進行初步篩選，選取論述骨髓間充質干細胞及衰老的相關研究文獻。

1.2.2 排除標準

1）排除內容與主題無關或陳舊、重復的研究文獻；

2） 排除邏輯不嚴謹、可信度差的文獻。

1.3 質量評估與數據提取

通過計算機檢索與手工檢索，共檢索到416篇參考文獻。按入選標準進行人工篩選，排除與主題相關性差及內容陳舊、重復的文獻，最終對34篇符合標準的文獻進行綜述分析。

2 結果2.1 BMSCs的獲取、鑒定及生物學功能分析

BMSCs數量稀少，需經分離、擴大培養和鑒定后，才能發揮獨特的生物學特性。它適用于加強組織修復，治療退行性疾病，甚至改善與正常衰老相關的功能障礙。

2.1.1 BMSCs的獲取

BMSCs在骨髓中的含量極低，不足單核細胞總數的0.01%，在進行科學研究和臨床應用前一般需進行體外擴增，才能達到細胞的數量要求。常用的獲取BMSCs的方法有貼壁分離法、密度梯度離心法和基于流式細胞儀的免疫磁珠分選法，其中貼壁分離法是利用BMSCs易于貼壁而其他細胞較難貼壁的原理，通過多次換液將其他細胞剔除，從而達到純化的目的。這種方法因其簡單有效，至今仍是最經典的BMSCs獲取方法，被廣泛采用。

2.1.2 BMSCs的鑒定

不同實驗室分離和培養程序的差異推動了BMSCs鑒定的標準化發展。2006年，國際細胞治療學會（The International Society for Cellular Therapy，ISCT）提出了定義人類BMSCs的最低標準：①細胞具有粘附性，能夠貼壁培養；②細胞表面標志物CD73、CD90和CD105呈陽性，造血標志物CD11b、CD14、CD19、CD34、CD45、CD79α和HLA-DR呈陰性；③具備分化潛能，在體外標準分化條件下向成骨細胞、軟骨細胞和脂肪細胞分化［5］。BMSCs在滿足以上標準的同時，顯微鏡下觀察一般呈紡錘形、旋渦狀生長。

鑒定BMSCs的標準雖然簡潔方便，但其免疫表型在人工體外培養條件下可能發生改變。同時，其他潛在的陽性和陰性抗原標記也被不斷發現。由于不同研究人員推薦的BMSCs標記組合存在差異，因此BMSCs的鑒定仍存在一定困難。

2.1.3 BMSCs的生物學功能

BMSCs的活性變化影響骨髓和髓外組織的衰老。在衰老的背景下，進一步了解BMSCs的生物學特性至關重要。BMSCs調節骨生長和骨重塑，形成將骨鈣素沉積在礦化骨組織中的成骨細胞，并通過旁分泌刺激調節破骨細胞，破骨細胞通過骨吸收協調骨鈣素的釋放和激活。自體骨髓移植的安全性較高，可以避免產生與干細胞移植相關的倫理問題。BMSCs被認為是一種更安全的細胞治療來源，患者自身的BMSCs可用于治療骨折愈合不良、退行性關節炎和多發性硬化癥（Multiple sclerosis，MS）等一系列臨床疾病和損傷。已有研究者提出，BMSCs有助于組織和器官的修復，并在多種靶組織的再生中具有治療潛力［6］，是一種重要的移植細胞來源。

BMSCs不僅具有強大的分化潛能，還具有顯著的免疫調節活性，有助于免疫抑制和組織愈合。近年來，有研究表明，BMSCs不僅可以抑制T細胞增殖和產生免疫細胞因子活性，還能抑制B細胞合成抗體和NK細胞的非特異性殺傷功能［7-8］。此外，BMSCs表達主要組織相容性復合體（Major histocompatibility complex，MHC）Ⅰ 分子，不表達MHC Ⅱ 分子，可以保護BMSCs免受宿主的免疫監測。因此，BMSCs自身的低免疫原性可用于異體移植而不會引起嚴重的免疫排斥反應，這些特性可使BMSCs參與以移植物抗宿主病（Graft versus-host disease，GVHD）為代表的免疫相關疾病的臨床治療。

迄今為止，BMSCs被認為是最有希望用于細胞治療的干細胞類型之一，它具有獨特的自我更新能力和廣泛的分化潛力，在修復受損骨的結構和功能方面具有明顯的治療優勢，引起再生醫學領域的廣泛關注。

2.2 BMSCs的衰老

BMSCs經歷復制衰竭后，在氧化應激、紫外線照射和化學物質的刺激下，自身的再生能力下降，自我更新和分化潛能受損，產生增殖潛能降低、衰老細胞數量增加和體內骨形成缺失等與年齡相關的變化，可導致包括骨關節炎和骨質疏松在內的退行性疾病的發生。

2.2.1 BMSCs衰老特征

BMSCs經歷增殖和分化后，出現細胞形態的一系列變化，也會迎來自身的逐步衰老，這是細胞的正常歸宿。這與細胞衰老的海弗利克限制（Hayflick limit）有關。當細胞分裂次數達到Hayflick限制，亦稱最大分裂次數時，細胞就會衰老，啟動自身的凋亡程序而死亡。BMSCs在培養初期保持其紡錘體樣的特征形態，經過20～30次種群分裂后，BMSCs胞體增大，胞質多呈顆粒狀，內含許多包涵體，失去其特有的紡錘體樣結構，增殖能力低于年輕的同類細胞。隨著培養時間和供體年齡的增加，BMSCs的增殖能力逐漸喪失，還伴有分化能力的丟失，經歷復制性衰老。

在BMSCs衰老的過程中，有一系列衰老標志物被發現和應用，有助于更好地了解和監測BMSCs的衰老進程，如與衰老相關的β-半乳糖苷酶（Senescence-associated β-Galactosidase，SA-β-gal）、p53、p21和p16INK4α，其中SA-β-gal最為常見。SA-β-gal的活性與體外細胞衰老有關，反映細胞溶酶體的功能狀態，由于其易于檢測，因此是衰老細胞中使用最廣泛的生物標志物之一。SA-β-gal陽性細胞的數量在晚期傳代細胞中增加，活性增強，最終導致細胞增殖停滯。體內研究結果顯示，與年輕捐獻者相比，在年老捐獻者獲得的培養物中，SA-β-gal的積累增加，表明年老捐獻者的BMSCs可能在體內經歷了更多的傳代倍增。Stolzing等［9］研究發現，在來自老年人的BMSCs中，p53和p21以及細胞凋亡的水平升高。p53是一種細胞周期調節劑和衰老標志物，在應激和細胞功能障礙誘導衰老的凋亡反應中具有重要作用。p53和p21隨著年齡增長表達上調，介導BMSCs增殖和成骨細胞的生成減少。

目前絕大多數關于BMSCs衰老的研究都是在體外擴大培養的條件下進行的。這些BMSCs在連續的傳代增殖中經歷了衰老過程，發生形態、表型和遺傳的變化，但這些研究僅提供了BMSCs在體內如何衰老的間接證據。在培養皿中培養和擴展這些細胞時可能受到多種因素的影響，如細胞來源、供體年齡和患者的病理條件等［10］，并沒有反映體內的生態位。因此，BMSCs在體內和體外的衰老可能既有共同特征，也存在一定的差異。

2.2.2 BMSCs衰老的不良影響

細胞衰老會損害BMSCs自我更新和分化潛能，從而限制其在組織器官修復、異體移植和退行性疾病中的治療效果。BMSCs的數量往往隨著年齡的增長而減少，其分化為不同類型組織的能力也隨著年齡的增長而改變，表現出退行性特征，包括成骨分化能力和增殖能力的下降以及成脂分化能力的增強［10］，最終導致骨骼老化。越來越多的證據表明，BMSCs老化以損害成骨為代價促進脂肪的生成，導致骨形成能力受損，這與體內衰老過程中骨髓中脂肪組織增加的現象一致。這種變化可能是由于與PDZ結合的基序轉錄共激活因子（Transcriptional co-activator with PDZ-binding motif，TAZ ）的表達減少，從而提高過氧化物酶體增殖物激活受體γ（Peroxisome proliferator-activated receptor-γ，PPAR-γ）的表達。PPAR-γ作為關鍵轉錄因子參與體內外脂肪細胞分化，通過抑制與成骨相關的runt相關轉錄因子2（Runt related transcription factor 2，Runx2）的表達，誘導BMSCs向脂肪細胞分化［11］。Cao等［12］通過條件敲除小鼠體內的PPAR-γ，發現小鼠血清中脂聯素、抵抗素和瘦素等脂肪因子的濃度降低，同時骨髓基質細胞炎癥相關基因的表達水平明顯下降。靶向PPAR-γ被認為是防止衰老過程中骨丟失的一種潛在策略。Baker等［13］研究表明，老年人BMSCs的成骨分化能力受損是導致年齡相關性骨質疏松癥的一個重要原因。BMSCs這一系列功能和生物學性狀的退化，可能導致人體衰老及與年齡相關的退行性疾病的發生。

2.3 BMSCs衰老的分子機制

BMSCs衰老是一個動態過程，是伴隨著代謝、遺傳、表觀遺傳、轉錄和翻譯變化引起的功能改變［14］。BMSCs衰老往往涉及多種信號通路，如p53/p21、視網膜母細胞瘤（p16/RB）、蛋白激酶B（Akt/mTOR）、絲裂原活化蛋白激酶（Mitogen-activated protein kinase，MAPK）及信號轉導和轉錄激活因子3 （Signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）通路，最終導致細胞周期永久阻滯和不可逆損傷［15］。

現已發現許多分子參與BMSCs的衰老，如叉頭框蛋白P1（Forkhead box P1，FOXP1）。FOXP1的表達水平與衰老標志物p16INK4α的表達水平呈負相關。啟動子占位分析顯示，FOXP1通過直接抑制p16INK4α的轉錄來減緩BMSCs的衰老，同時以劑量和年齡依賴的方式維持其復制能力［16］。BMSCs衰老的不同分子機制已被證實，包括端粒縮短、氧化應激損傷和表觀遺傳學的改變等，這些理論近年來得到了較為詳盡的探究。

2.3.1 端粒酶學說

絕大多數衰老細胞中都存在端粒（Telomere）縮短的現象，端粒酶（Telomerase）學說被認為是細胞衰老的第一可能機制［17］。這一學說在BMSCs的衰老中得到了進一步驗證。端粒是存在于真核細胞線狀染色體末端的一小段DNA-蛋白質復合體，它保持染色體的完整性，同時調控細胞的分裂周期。端粒長度是細胞復制能力的良好預測指標，被稱為細胞壽命的“有絲分裂鐘”。Stenderup等［18］研究發現，端粒在BMSCs中以每兩代100 bp的速度縮短，端粒平均長度從早期傳代細胞的10.4 kbp減少至晚期傳代細胞的7.1 kbp。當端粒縮短至某一長度時，細胞即停止復制，進入衰老狀態。大量研究表明，干細胞增殖、分化和歸巢能力下降以及衰竭可能是由干細胞端粒長度縮短所致，并且干細胞的自我更新能力和端粒長度與供體年齡有著很強的相關性。端粒酶是一種核糖核蛋白酶，通過將DNA重復序列（TTAGGG）添加到真核生物染色體末端端粒區域DNA鏈的3′端，從而延長DNA鏈中的端粒，防止衰老細胞處于有絲分裂后狀態及凋亡的發生。雖然許多研究已經檢測到BMSCs中端粒酶的活性，并且衰老的BMSCs往往表現出端粒酶活性下調，但BMSCs是否具有端粒酶活性仍然存在爭議，尚未達成共識。這一爭議主要是由于端粒酶活性測定的方法不同，這些測定方法的敏感性以及來自不同年齡的供體和物種的BMSCs導致獲得的結果不一致。

已有研究試圖通過誘導端粒酶的異位表達來緩解由于BMSCs衰老導致的功能退化。Shi等［19］認為，強制上調端粒酶可以增加BMSCs的分裂時間，增強分化潛力，說明端粒酶活性在維持BMSCs的增殖和分化潛能方面發揮著重要作用，端粒酶活性異常導致BMSCs的衰老。端粒酶逆轉錄酶（Telomerase reverse transcriptase，TERT）是端粒酶的催化成分，在端粒酶的活化中扮演著關鍵角色。TERT的表達受到嚴格的調控，體內幾乎所有細胞均處于失活狀態，僅在生殖細胞、干細胞和約90%含有功能性端粒酶的癌細胞中高表達。Bocker等［20］研究結果表明，過表達的TERT可以防止BMSCs衰老，恢復細胞染色體的穩定性，表現出更高的增殖能力。Tsai等［21］發現，過表達的TERT可以重建端粒酶的活性，并誘導BMSCs壽命的延長。

2.3.2 氧化應激學說

氧化應激在BMSCs老化過程中至關重要，而且很可能是延長培養過程中導致衰老的一個關鍵因素。線粒體作為生命活動和新陳代謝所需能量的供應者，能量的供應伴隨著不穩定的活性氧（Reactive oxygen species，ROS）生成。ROS主要包括超氧陰離子自由基（O2—）、過氧化氫（H2O2）和羥自由基（OH—）等，一定水平的ROS誘導細胞產生適度的氧化應激反應，有利于細胞生存，維持體內平衡。

在BMSCs培養過程中，線粒體會出現形態學改變，氧化呼吸鏈功能障礙引起ROS釋放增加。ROS積累可導致衰老細胞中核因子κB（Nuclear factor kappa-B，NF-κB）的活性增強。NF-κB是骨重建過程中的主要調節因子。Lin等［22］發現，老年小鼠BMSCs成骨減少與NF-κB活性增強相關，NF-κB通過增強β連環蛋白（β-catenin）的降解來抑制其成骨分化作用。當體內的抗氧化劑和ROS之間失去平衡，大量蓄積的ROS會損害線粒體本身，導致細胞內的大分子包括DNA、脂質和蛋白質的損傷，細胞內環境發生改變，最終由于損傷積累引起氧化性衰老。幾乎所有衰老細胞都遭受線粒體損傷和氧化應激損傷。Wu等［23］利用DNA芯片技術分析來自不同年齡供體的間充質干細胞，篩選出CTNNB1、FYN、PPP2R1A、PIK3C2A和MAPK1等基因在氧化應激中發揮作用。其中CTNNB1編碼的β-catenin蛋白是抵抗氧化損傷所必需的。Hurley等［24］研究發現，過度激活Wnt/β-catenin信號可促進細胞內ROS的產生，導致DNA損傷。

雖然BMSCs來自不同年齡的捐贈者，但它們具有相似的細胞適應性。缺氧是一種更接近體內氧水平的培養條件，被認為可以延緩細胞衰老。在長期低氧環境下，BMSCs減少氧氣消耗和ROS的生成，改善自身的生長狀態并減少凋亡的發生，從而獲得更高的基因組穩定性。Rosova等［25］發現，在5%氧氣濃度的環境下處理來自不同年齡供體的BMSCs細胞系，與傳統的21%氧氣濃度相比，可以使細胞生長得更強健，氧化應激反應更少。BMSCs在32℃低溫培養時耗氧更少，直接降低有氧呼吸產生的自由基，誘導谷胱甘肽過氧化物酶的表達，緩解氧化應激誘導的衰老和凋亡。低溫培養還通過改變p53和p21的表達來調節BMSCs的自我更新能力，維持BMSCs的多能性。

一系列藥物如低劑量異硫氰酸酯已經被用于體外延緩BMSCs衰老，它可通過減少氧化應激反應和保護BMSCs免受化學誘導的氧化損傷反應來發揮作用。在一項研究中，Sun等［26］通過提供年輕細胞外基質而不是陳舊細胞外基質來糾正年老BMSCs自我更新和骨形成能力的缺陷，發現年輕細胞外基質能夠降低BMSCs擴張和分化過程中的ROS水平，保護BMSCs免受氧化應激損傷，糾正成骨譜系向成脂譜系轉變，維持骨細胞功能并保持骨骼穩態。Peffers等［27］通過對BMSCs成骨、成軟骨和成腱結構的蛋白質組學分析，鑒定隨年齡增長而差異表達的蛋白質，建議在以BMSCs為基礎的老年人治療方法中需要關注對氧化應激的保護。

2.3.3 表觀遺傳學的改變

表觀遺傳學是指在基因的核苷酸序列不發生改變的情況下，基因表達的可遺傳變化。表觀遺傳調控涉及多種不同的生物學進程，如染色質結構調控、X染色體失活、基因印跡和基因組不穩定等，在細胞發育過程中起著關鍵作用。許多研究表明，隨年齡增長而發生的表觀基因組改變會影響干細胞的生長周期，因此考慮表觀基因組學對細胞衰老的影響十分必要。

表觀遺傳介質通過DNA甲基化、組蛋白修飾和ATP依賴的染色質重塑，調節多能干細胞的分化。DNA甲基化是最早被發現，也是研究最深入的表觀遺傳調控機制之一。它是指在DNA甲基化轉移酶（DNA methyltransferase，DNMT）的作用下，基因組CpG二核苷酸的胞嘧啶5號碳位共價結合一個甲基基團，根據基因組區域的不同，增強或抑制基因的表達。BMSCs長期培養DNA甲基化的變化分析顯示，甲基化模式總體上保持穩定，但特定啟動子區域的變化非常顯著，特別是同源盒基因（Homeobox genes）和細胞分化調節因子，這些變化與體內衰老過程中觀察到的變化顯著重疊。在這些表觀遺傳修飾物中，Oh等［28］研究發現，DNA甲基轉移酶抑制劑RG108能夠通過增加間質標記物CD105、NANOG和Sox4以及TERT的表達，特別是減少啟動子的甲基化，來挽救BMSCs的干細胞特性，同時該種治療能夠降低衰老標志物p53和p21的表達。Li等［29］研究發現，BMSCs衰老導致的表觀遺傳失調會抑制參與自我更新的基因表達，進而導致分化功能出現障礙。Jung等［30］通過體外研究表明，在BMSCs的衰老過程中，組蛋白去乙酰化酶（Histone deacetylases，HDACs）表達降低，這一過程可以通過應用HDACs抑制劑來誘導。

MicroRNAs（miRNAs）已成為與細胞衰老相關的基因表達的關鍵調控因子，這是一類長度約為20～24個核苷酸的非編碼單鏈RNA分子，通過mRNA降解或翻譯抑制參與調控靶基因的表達。有證據表明，miR-199a直接參與軟骨和成骨的分化。Faraonio等［31］的研究指出，正常人類二倍體成纖維細胞的復制性衰老伴隨著一系列miRNAs的表達改變，包括14個miRNAs表達上調和10個miRNAs表達下調。Okada等［32］發現，miR-195的表達隨著年齡的增長而顯著增加，并且年齡誘導的miR-195消失可以通過誘導端粒酶的活化而使衰老的BMSCs恢復活力，延長端粒的長度。Davis等［33］將研究重心轉移到微囊泡和外泌體介導的miRNAs上，該種miRNAs轉運是一種新的細胞和分子通訊途徑。在這項研究中，驗證了細胞外囊泡及其miRNAs可能隨著年齡的變化而改變，從而得到年齡相關干細胞功能障礙的假設。實驗結果表明，miR-183-5p在骨源性細胞外囊泡中隨年齡增長，抑制BMSCs的增殖，誘導干細胞衰老。Pandey等［34］研究了年輕和年老供體中分離的BMSCs的miRNAs表達譜，分析顯示，隨著年齡的增長，活性miRNAs的小亞群發生了變化，其中抑制性κB激酶（Inhibitory kappa-B kinase，IB）、IL-1α、誘導型一氧化氮合酶（Inducible nitric oxide synthase，iNOS）、MAPK、ERK1/2、c-fos和c-jun的基因表達水平顯著降低， 而NF-κB、myc和IL-4受體的mRNA水平在骨髓庫的老化細胞中明顯升高。這一系列研究結果顯示miRNAs是參與細胞衰老的重要組成部分。目前報道的與年齡相關的miRNAs豐度的減少及其在間充質干細胞中的可能作用已成為一個重要的前沿研究領域，值得進一步探究。

如上所述，BMSCs衰老往往是由體內外多種因素共同導致的，包括端粒縮短、氧化應激和表觀遺傳學的改變等。不斷涌現的新理論和新學說，對理解BMSCs衰老的分子機制和開發新的治療方案大有裨益。

3 總結與展望

目前，BMSCs已用于軟骨修復和骨關節炎細胞治療的臨床實驗，在骨折愈合和肌腱治療中也有應用，但由于其在老年慢性病患者中的再生潛力衰減，在大多數臨床應用中的治療效果仍然有限。供體年齡也是影響BMSCs形態、增殖潛力和分化能力的關鍵因素，來自不同年齡供體的BMSCs的特征差異導致細胞的治療效果參差不齊，在移植研究前應選擇理想的細胞來源。

綜上所述，BMSCs是一類具有自我更新和多向分化能力的祖細胞群，可修復廣泛的組織損傷和調節免疫活動，甚至改善由正常衰老引起的功能障礙，被認為是最有希望應用于細胞治療的干細胞類型之一。BMSCs經歷增殖和分化后，細胞形態發生變化，失去其特有的紡錘體結構。當細胞分裂次數達到Hayflick限制時，發生復制性衰老，SA-β-gal、p53和p21等衰老標志物的發現和應用有助于更好地了解和監測BMSCs的衰老進程。一系列證據表明，BMSCs在體內受到衰老的影響，導致其數量及多系分化、歸巢、免疫調節和傷口愈合等功能的年齡相關性下降，引發包括骨關節炎和骨質疏松在內的與年齡相關的退行性疾病。有研究提出了以BMSCs為基礎的衰老治療的新思路，但目前臨床試驗的規模和數量仍然不大，需要通過深入研究來闡明這種治療策略在再生醫學領域中是否安全有效。同時，盡管我們在BMSCs的衰老過程和潛在分子機制的研究上取得了長足進步，但BMSCs的衰老往往涉及多個分子和多條信號通路。目前雖然出現了端粒縮短、氧化應激和表觀遺傳學改變等較為詳盡的研究，但仍有許多未探索的領域有待發現，有望進一步探究后通過調節與BMSCs衰老過程相關的特定因素或者微環境來提高治療效果。我們有理由相信，在不遠的將來，BMSCs的應用能夠成為預防甚至逆轉人體衰老的一種創新治療方法。

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（責任編輯 柴 智）

［收稿日期］ 2022-10-12

［基金項目］ 江蘇省重點研發（社會發展）項目“基于乙酰基-11-酮基-β-乳香酸提高假體生存率策略的建立及臨床應用”（BE2021673）。

［作者簡介］ 吳超神（1995—），男，江蘇常熟人，常熟市第一人民醫院中心實驗室實習研究員，主要研究方向為關節外科研究；葛婷（1994—），女，江蘇泰州人，常熟市第一人民醫院中心實驗室實習研究員，主要研究方向為創傷外科研究。

［通訊作者］顧葉（1981—），男，江蘇常熟人，常熟市第一人民醫院中心實驗室副主任醫師，博士，主要研究方向為骨科研究。E-mail： edwinguye@126.com