从体外到体内：缺氧可减缓人类脐带来源间充质干细胞的复制性衰老，并保持其治疗活性（这些细胞已经过长期传代培养）

《Biological Research》：From in vitro to in vivo: hypoxia attenuates replicative senescence and preserves therapeutic activity in long-term passaged human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells

　　

摘要

背景

间充质干细胞（MSCs）在再生医学和组织工程领域具有巨大潜力。然而，由于其在体内的可用性较低以及在体外扩增过程中会迅速衰老，其临床应用受到限制，这给大规模生产带来了重大挑战。越来越多的证据表明，微环境的氧张力对MSCs的命运起着关键调节作用。本研究旨在系统评估不同氧张力如何影响MSCs的衰老和功能，为优化MSCs的扩增方案以用于临床应用提供依据。

方法

人类脐带来源的间充质干细胞（hUC-MSCs）在常氧（20%O₂）和低氧（5%O₂）条件下进行连续传代培养，直至其发生衰老。体外分析系统比较了两种氧浓度下连续扩增的细胞群体的增殖情况、细胞周期分布、凋亡和衰老生物标志物。在体内评估中，使用了2型糖尿病肾病小鼠模型来研究治疗效果。每组小鼠均接受了hUC-MSCs的全身移植，并评估了肾脏功能的恢复情况以及组织病理学变化。

结果

在20%O₂（常氧）和5%O₂（低氧）条件下培养的细胞在连续传代过程中均稳定表达了MSC特异性表面标志物。低氧培养的细胞至少在16代后仍保持较强的成脂分化和成骨分化潜能，同时具有更强的增殖能力和生长因子分泌能力，表现始终优于常氧培养的细胞。低氧条件还减缓了复制性衰老，抑制了DNA损伤，并减少了与SASP相关的促炎因子（包括IL-6、IL-8和TGF-β）的分泌，同时降低了凋亡率。在糖尿病肾病小鼠模型中，低氧培养的P16代MSCs显著改善了移植后的肾脏功能并减轻了纤维化，表现为24小时尿蛋白、血清肌酐和血尿素氮水平低于常氧培养的MSCs组。

结论

我们首次提供了体内证据，证明低氧培养条件能使高代次的hUC-MSCs（P16代）在糖尿病肾病中保持治疗效力。我们的研究结果表明，低氧通过抑制氧化损伤和SASP的分泌有效减缓了复制性衰老，从而保持了长期培养细胞的增殖能力和旁分泌修复功能。

图形摘要

此图像的替代文本可能是由AI生成的。

背景

间充质干细胞（MSCs）在再生医学和组织工程领域具有巨大潜力。然而，由于其在体内的可用性较低以及在体外扩增过程中会迅速衰老，其临床应用受到限制，这给大规模生产带来了重大挑战。越来越多的证据表明，微环境的氧张力对MSCs的命运起着关键调节作用。本研究旨在系统评估不同氧张力如何影响MSCs的衰老和功能，为优化MSCs的扩增方案以用于临床应用提供依据。

方法

人类脐带来源的间充质干细胞（hUC-MSCs）在常氧（20%O₂）和低氧（5%O₂）条件下进行连续传代培养，直至其发生衰老。体外分析系统比较了两种氧浓度下连续扩增的细胞群体的增殖情况、细胞周期分布、凋亡和衰老生物标志物。在体内评估中，使用了2型糖尿病肾病小鼠模型来研究治疗效果。每组小鼠均接受了hUC-MSCs的全身移植，并评估了肾脏功能的恢复情况以及组织病理学变化。

结果

在20%O₂（常氧）和5%O₂（低氧）条件下培养的细胞在连续传代过程中均稳定表达了MSC特异性表面标志物。低氧培养的细胞至少在16代后仍保持较强的成脂分化和成骨分化潜能，同时具有更强的增殖能力和生长因子分泌能力，表现始终优于常氧培养的细胞。低氧条件还减缓了复制性衰老，抑制了DNA损伤，并减少了与SASP相关的促炎因子（包括IL-6、IL-8和TGF-β）的分泌，同时降低了凋亡率。在糖尿病肾病小鼠模型中，低氧培养的P16代MSCs显著改善了移植后的肾脏功能并减轻了纤维化，表现为24小时尿蛋白、血清肌酐和血尿素氮水平低于常氧培养的MSCs组。

结论

我们首次提供了体内证据，证明低氧培养条件能使高代次的hUC-MSCs（P16代）在糖尿病肾病中保持治疗效力。我们的研究结果表明，低氧通过抑制氧化损伤和SASP的分泌有效减缓了复制性衰老，从而保持了长期培养细胞的增殖能力和旁分泌修复功能。

图形摘要

此图像的替代文本可能是由AI生成的。