乙酸鹽可讓衰老的間充質干細胞|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，骨質疏松癥等骨骼疾病也更容易發(fā)生。一種相關的機制涉及維持骨骼完整性所必需的間充質干細胞（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分離的間充質干細胞發(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疏松癥等骨骼疾病的重要手段。相關研究結果發(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干細胞的表觀基因組。這些干細胞存在于骨髓中，可以產生不同類型的細胞，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，這些干細胞產生的用于骨骼發(fā)育和維護的物質越來越少，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。對骨骼生產有重要作用的基因尤其受到影響。”

　　間充質干細胞表觀基因組恢復青春

　　這些作者隨后調查了間充質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干細胞。這些干細胞將乙酸鈉轉化為一種構成單元（building block），酶可以將這種構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量提高。”

　　衰老的間充質干細胞的染色質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疏松癥風險增加的原因，這些作者研究了髖關節(jié)手術后患者的人類間充質干細胞。來自同樣患有骨質疏松癥的老年患者的間充質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，已經有了干細胞治療骨質疏松癥的初步經驗。在這種情況下，用乙酸鹽進行治療也可能起作用。然而，我們仍然需要更詳細地調查對整個機體的影響，以排除可能的風險和副作用。”