稀释血浆使小鼠组织恢复活力,逆转衰老

2020-06-18 04:49:06

2005年,加州大学伯克利分校(University of California,Berkeley)的研究人员做出了一个令人惊讶的发现:将小鼠和老年鼠培育成连体双胞胎-这样它们可以共享血液和器官-可以恢复组织活力,扭转老年鼠衰老的迹象。这一发现引发了一股研究热潮,研究年轻人的血液中是否含有特殊的蛋白质或分子,可以作为老鼠和人类的“青春之泉”。

但同一研究小组的一项新研究表明,通过简单地稀释老年小鼠的血浆-不需要年轻的血液-也可以达到类似的逆转年龄的效果。

在这项研究中,研究小组发现,用生理盐水和白蛋白的混合物取代老年小鼠一半的血浆-白蛋白只是取代了去除原始血浆时丢失的蛋白质-对大脑、肝脏和肌肉的恢复作用与与幼鼠配对或年轻血液交换相同或更强。在幼鼠身上执行同样的程序对它们的健康没有有害影响。

这一发现改变了年轻血液中占主导地位的年轻化模式,转向了消除老年血液中年龄增长和潜在有害因素的好处。

加州大学伯克利分校(UC Berkeley)生物工程教授伊琳娜·康博伊(Irina Conboy)是2005年那篇加入老鼠的论文的第一作者,也是这项新研究的资深作者。她说,对我们最初的实验有两种主要解释:第一种解释是,在加入老鼠的实验中,年轻的血液和年轻的蛋白质或因子随着年龄的增长而减少,但另一种同样可能的选择是,随着年龄的增长,血液中某些有害的蛋白质会升高,这些蛋白质会被年轻的伴侣移除或中和。她是2005年加入老鼠的论文的第一作者,也是这项新研究的高级作者。“正如我们的科学所显示的,第二种解释被证明是正确的。返老还童的效果不需要年轻的血液,也不需要因子,稀释老血就足够了。“。

在人类身上,血浆的组成可以通过一种名为治疗性血浆交换或血浆置换的临床程序来改变,这种方法目前在美国被FDA批准用于治疗各种自身免疫性疾病。研究小组目前正在完成临床试验,以确定人类改良的血浆交换是否可以用于改善老年人的整体健康,并治疗与年龄相关的疾病,包括肌肉萎缩、神经变性、2型糖尿病和免疫放松。

Apheresis Care Group的医学总监、这篇论文的合著者多布里·基普罗夫(Dobri Kiprov)说,“我认为人们需要一段时间才能真正放弃年轻血浆中含有用于衰老的年轻分子或银弹的想法。”“我希望我们的研究结果为进一步研究使用血浆交换打开了大门--不仅用于衰老,而且还用于免疫调节。”

本世纪初,康博伊和她的丈夫兼研究伙伴迈克尔·康博伊(Michael Conball)有一种预感,即我们的身体以干细胞的形式在衰老时仍有再生受损组织的能力,但不知何故,随着我们年龄的增长,这些细胞会通过我们的生化变化而关闭。迈克尔·康博伊是加州大学伯克利分校生物工程系的高级研究员和讲师,也是这项新研究的合著者。

康博伊说:“我们的想法是,衰老可能真的比人们想象的更有活力。”“我们认为,这可能是由短暂且非常可逆的再生衰退引起的,因此,即使一个人很老了,在器官中建立新组织的能力也可以通过基本上用健康的细胞和组织取代来恢复到年轻的水平,而且这种能力是通过特定的化学物质来调节的,这些化学物质随着年龄的变化而变得适得其反。”

康博伊斯夫妇在2005年发表了开创性的研究成果,表明用老老鼠和小老鼠生出连体双胞胎可以扭转老年老鼠的许多衰老迹象,之后许多研究人员抓住了这样一个想法,即年轻血液中的特定蛋白质可能是释放身体潜在再生能力的关键。

然而,在最初的报告和最近的一项研究中,当年轻和老年动物之间在没有身体连接的情况下交换血液时,年轻动物显示出衰老的迹象。这些结果表明,在年轻静脉中循环的年轻血液不能与老年血液竞争。

因此,康博伊夫妇坚持认为,随着年龄的增长,某些蛋白质的积聚是组织维护和修复的主要抑制因素,而通过血液交换稀释这些蛋白质也可能是最初结果背后的机制。如果这是真的,这将为成功的临床干预提供一条替代的、更安全的途径:不是添加年轻血液中的蛋白质,这可能会对患者造成伤害,稀释年龄升高的蛋白质可以起到治疗作用,同时还可以通过消除可能抑制年轻蛋白质的因素来增加年轻蛋白质。

为了验证这一假设,康博伊斯和他们的同事提出了进行“中性”血液交换的想法。他们不会将老鼠的血液与更年轻或更年长的动物的血液交换,而是简单地用含有血浆最基本成分的溶液交换动物的部分血浆来稀释血浆:生理盐水和一种名为白蛋白的蛋白质。溶液中包含的白蛋白只是补充了这种丰富的蛋白质,这种蛋白质是整体生物物理和生化血液健康所需的,当一半血浆被移除时,这种蛋白质就会丢失。

“我们想,‘如果我们有一些中性年龄的血液,一些不年轻或不老的血液会怎么样?’”迈克尔·康博伊说。“我们将用它来交换,看看它是否还能改善老动物。这意味着,通过稀释旧血液中的有害物质,它会使动物变得更好。如果幼年动物变得更糟,那就意味着稀释幼年动物体内的好东西会使幼年动物变得更糟。“。

在发现中性血液交换显著改善了老年小鼠的健康后,研究小组对这些动物的血浆进行了蛋白质组学分析,以找出它们血液中的蛋白质在这一过程中发生了怎样的变化。研究人员对接受过治疗性血浆交换的人的血浆进行了类似的分析。

他们发现,血浆交换过程几乎就像一个分子复位按钮,降低了一些随年龄增长而升高的促炎蛋白的浓度,同时允许更多有益的蛋白,如那些促进血管形成的蛋白,大量反弹。

康博伊说:“其中一些蛋白质特别令人感兴趣,在未来,我们可能会将它们视为额外的治疗和药物候选。”“但我要告诫大家提防银弹。任何一种蛋白质的变化都不太可能逆转衰老。在我们的实验中,我们发现我们可以做一种相对简单并得到FDA批准的程序,但它同时改变了许多蛋白质的水平,朝着正确的方向发展。“。

在临床实践中使用这种程序的Kiprov说,治疗性血浆交换在人类中持续大约2到3个小时,没有副作用或副作用轻微。研究小组即将进行临床试验,以更好地了解治疗性血液交换如何最好地应用于治疗人类衰老疾病。

这篇论文的合著者包括加州大学伯克利分校的Melod Mehdiour,Colin Skinner,Nathan Wong,Michael Lieb,Chao Liu,Jessy Etienne和Cameron Kato。

这项工作得到了美国国立卫生研究院的资助,拨款分别为R56 AG058819、R01 EB023776、R01 HL139605;开放慈善项目奖;以及国家卫生研究院T32和库克奖学金。