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永葆青春,减缓“熵增”!——衰老细胞的清除有助于皮肤抗衰

干细胞者说  · 公众号  ·  · 2024-12-26 20:30

正文



在皮肤衰老这一复杂的生物学现象中,“熵增”原理以其深刻的物理内涵,为揭示皮肤细胞老化与再生的微观机制提供了独特的视角。熵,作为衡量系统微观状态无序程度的物理量,在生物体内则与细胞的代谢状态、遗传稳定性及环境适应性紧密相连。


新的生命体是多么的鲜活健康,其熵值为最低。但是从幼儿到青年、从中年到老年,我们生命体也在发展变化,每天都承受着各种压力负担,随着时间的推移,机体内各器官运行越来越无序,于是出现各种症状。到临终时,身体各脏腑运行已经是混乱不堪了,我们的生命也就终结了。

细胞衰老是指功能失调的细胞进入一种持久的细胞周期停滞状态,并获得具有生物活性的衰老相关分泌表型(SASP)。随着衰老和与年龄相关的疾病的出现,衰老细胞不断累积。皮肤作为人体与外界环境交互的重要界面,其细胞的衰老与更新不仅受到内在遗传因素的调控,还深受外界环境压力、紫外线辐射、化学物质暴露等多种因素的影响。在皮肤衰老的过程中,细胞内的熵增现象尤为显著。这主要体现在 DNA损伤的累积、蛋白质错误折叠与聚集、线粒体功能衰退以及代谢废物的堆积 等方面。这些衰老标志物的增加,不仅直接削弱了细胞的功能活性,还通过触发炎症反应、氧化应激等机制,进一步加剧了皮肤的老化进程。而缓解“熵增”策略在皮肤抗衰老中的应用,则旨在通过一系列精细的分子机制,恢复细胞内的有序状态,促进衰老细胞的有序清除与更新。


这一过程涉及多个层面的调控。在遗传层面,通过激活DNA修复机制、维护端粒稳定、调控基因表达等方式,减少遗传信息的错误与损失;在细胞器层面,优化线粒体功能、增强抗氧化防御系统、促进蛋白质正确折叠与降解,以维持细胞内的能量供应与代谢平衡;在组织层面,则通过激活干细胞与祖细胞的增殖分化、促进细胞间通讯与协作,实现皮肤细胞群落的动态平衡与年轻化重构。


一项22年发表在《 Nature 》上题为 《Senescence atlas reveals an aged-like inflamed niche that blunts muscle regeneration》 的研究揭示了衰老细胞在骨骼肌再生过程中的复杂作用机制。这项研究通过结合单细胞转录组学和衰老细胞富集分选技术,深入探讨了衰老细胞如何影响肌肉再生,并为开发针对衰老相关疾病的新型治疗策略提供了重要理论依据。

骨骼肌再生是一个高度协调的过程,涉及多种细胞类型的相互作用。然而,随着年龄的增长,这一过程逐渐受损,导致肌肉修复能力下降。研究团队发现,衰老细胞是这一过程中的关键障碍。衰老细胞不仅在数量上增加,还通过分泌衰老相关分泌表型或SASP来抑制肌肉干细胞的增殖和分化,从而阻碍肌肉再生。







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