乙酸鹽可讓衰老的間充質(zhì)干細胞|恢復青春

　　隨著年齡的增長，我們的骨骼變得越來越薄，我們更頻繁地遭受骨折，骨質(zhì)疏松癥等骨骼疾病也更容易發(fā)生。一種相關(guān)的機制涉及維持骨骼完整性所必需的間充質(zhì)干細胞（mesenchymal stem cell, MSC）的功能受損。如今，在一項新的研究中，來自德國馬克斯-普朗克老化生物學研究所和科隆大學的研究人員發(fā)現(xiàn)衰老后的間充質(zhì)干細胞功能的降低是由于其表觀基因組的變化。他們能夠通過添加乙酸鹽來逆轉(zhuǎn)分離的間充質(zhì)干細胞發(fā)生這些變化。這種表觀基因組的青春之泉可能成為治療骨質(zhì)疏松癥等骨骼疾病的重要手段。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2021年9月的Nature Aging期刊上，論文標題為“Chromatin remodeling due to degradation of citrate carrier impairs osteogenesis of aged mesenchymal stem cells”。

　　研究衰老的科學家們將表觀遺傳學作為衰老過程的原因已經(jīng)有一段時間了。表觀遺傳學研究遺傳信息和染色體的變化，這些變化不改變基因本身的序列，但確實影響其活性。一種可能性是在我們的細胞中包裝DNA從而控制對DNA的訪問的組蛋白發(fā)生變化。論文通訊作者、馬克斯-普朗克老化生物學研究所的Peter Tessarz及其團隊如今研究了間充質(zhì)干細胞的表觀基因組。這些干細胞存在于骨髓中，可以產(chǎn)生不同類型的細胞，如軟骨細胞、骨細胞和脂肪細胞。

　　衰老的間充質(zhì)干細胞的表觀遺傳學變化

　　論文**作者、馬克斯-普朗克老化生物學研究所的Andromachi Pouikli解釋道，“我們想知道為什么隨著年齡的增長，這些干細胞產(chǎn)生的用于骨骼發(fā)育和維護的物質(zhì)越來越少，導致越來越多的脂肪在骨髓中堆積。為了做到這一點，我們比較了年輕和年老小鼠間充質(zhì)干細胞的表觀基因組。我們可以看到，這些干細胞的表觀基因組隨著年齡的增長而發(fā)生明顯變化。對骨骼生產(chǎn)有重要作用的基因尤其受到影響。”

　　間充質(zhì)干細胞表觀基因組恢復青春

　　這些作者隨后調(diào)查了間充質(zhì)干細胞的表觀基因組是否能夠恢復青春。為了做到這一點，他們用含有乙酸鈉的營養(yǎng)物溶液處理從小鼠骨髓中分離出的間充質(zhì)干細胞。這些干細胞將乙酸鈉轉(zhuǎn)化為一種構(gòu)成單元（building block），酶可以將這種構(gòu)成單元附著在組蛋白上，以增加對基因的訪問，從而提高其活性。Pouikli說，“這種處理令人印象深刻地引起了這些干細胞表觀基因組的年輕化，改善了這些干細胞的活性，從而導致骨細胞的產(chǎn)量提高。”

　　衰老的間充質(zhì)干細胞的染色質(zhì)壓縮和組蛋白低乙酰化，圖片來自Nature Aging, 2021, doi:10.1038/s43587-021-00105-8。

　　為了闡明這種表觀基因組變化是否也可能是人類老年時骨折或骨質(zhì)疏松癥風險增加的原因，這些作者研究了髖關(guān)節(jié)手術(shù)后患者的人類間充質(zhì)干細胞。來自同樣患有骨質(zhì)疏松癥的老年患者的間充質(zhì)干細胞顯示出與之前在小鼠身上觀察到的相同的表觀遺傳學變化。

　　針對骨質(zhì)疏松癥的新治療方法？

　　Tessarz解釋道，“乙酸鈉也可作為食品添加劑，然而，不建議以這種形式使用它來對抗骨質(zhì)疏松癥，因為我們觀察到的效果對某些細胞是非常特異的。然而，已經(jīng)有了干細胞治療骨質(zhì)疏松癥的初步經(jīng)驗。在這種情況下，用乙酸鹽進行治療也可能起作用。然而，我們?nèi)匀恍枰敿毜卣{(diào)查對整個機體的影響，以排除可能的風險和副作用。”