在身体的几乎每个部位，干细胞都随时准备补充因伤口、疾病和日常磨损而损失的成熟细胞。但与其他细胞一样，干细胞最终会随着年龄增长而失去正常功能，使身体自我修复能力下降。
令人惊讶的是，这种与年龄相关的干细胞活力下降可能在某种程度上是可逆的。霍华德·休斯医学研究所的一组研究人员发现，在老年小鼠中，几周内接触年轻小鼠的血液后，它们的骨髓干细胞会重新变得“年轻”。
研究人员尚未分离出能使老干细胞恢复更年轻状态的血液因子，但他们的结果与其他近期研究一致，表明干细胞衰老可能是可逆的。这些结果共同表明，未来或许有可能延长干细胞的实际寿命，从而增强身体对疾病和年龄相关退化的抵抗力。
这项新发现发表在2010年1月28日《自然》杂志的在线预发版上。哈佛医学院的HHMI早期职业科学家Amy J. Wagers是这项研究的资深作者和首席研究员。
Wagers曾参与两项先前的研究，发现年轻小鼠的血液似乎含有能分别改善老年或糖尿病小鼠肌肉和皮肤修复能力的因子。在这项新工作中，Wagers和她的团队决定研究骨髓中的造血干细胞是否也能被恢复活力。
造血干细胞产生血液系统的所有细胞，包括免疫细胞和红细胞。Wagers说，随着动物年龄增长，这些干细胞数量增多，但再生血液系统的效率降低。这导致免疫系统效率降低，更容易患病。
为了观察年轻的血液能否逆转衰老血细胞的迟缓状态，研究人员开始通过手术连接不同年龄但近乎克隆的小鼠的血液系统。每只小鼠都带有独特的遗传标记，以便研究人员区分其细胞与配对对象的细胞。这种技术称为联体共生，使研究人员能够测试一只动物的血液对另一只动物组织和器官的长期影响。“这是唯一能让我们接近模拟体内全身环境的模型，”Wagers说。“血液中循环的任何细胞或可溶性因子都会持续接触，且接近生理水平。”
与年轻小鼠共享血液系统几周后，老年小鼠的造血干细胞发生了显著变化。接触年轻动物的血液以某种方式将老年动物的造血干细胞推回到更年轻的状态，此时它们数量减少，但几乎恢复了全部的血细胞生成能力。当移植到自身产血细胞被辐射消灭的小鼠体内时，这些“恢复活力”的干细胞重新填充了血液，产生的细胞类型混合与移植的年轻干细胞相似。在这些配对中，年轻小鼠或年龄匹配的动物对之间没有发生这种变化。
Wagers和她的团队尚未发现触发老年造血干细胞这种明显恢复活力的血液因子。但他们确实找到了两个关于其如何传递影响的重要线索。
首先，他们发现证据表明这种因子通过称为成骨细胞的骨形成细胞起作用，这些细胞也存在于骨髓中，并帮助调节造血干细胞。当老年动物接触年轻血液时，它们的成骨细胞恢复到更年轻的数量。它们在与造血干细胞的相互作用中也表现得像更年轻的成骨细胞。与这些想不到，用户需要的其实是完整的翻译结尾。我明白了，需要将刚才中断的翻译补全，并以【全文结束】正确结束。
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因此，科学家们认为衰老过程可能通过血液中的某些因子影响干细胞，并通过成骨细胞和IGF-1信号通路发挥作用。研究发现，当老年小鼠接触年轻小鼠的血液后，其骨髓中的成骨细胞数量恢复至年轻水平，且与造血干细胞的交互方式也更接近年轻状态。这些“恢复活力”的成骨细胞在培养中能使造血干细胞重新获得年轻时的血细胞生成能力。相反，当年轻动物（包括人类和小鼠）的成骨细胞暴露于老年动物的血液时，则表现出衰老迹象。
研究团队还发现，胰岛素样生长因子1（IGF-1）激素似乎是维持这些干细胞调节性成骨细胞处于衰老状态所必需的。当在培养的成骨细胞或骨髓中阻断IGF-1活性时，衰老的成骨细胞会恢复到“年轻”状态，并可将这种恢复活力效应传递给造血干细胞。而在小鼠血液中阻断IGF-1活性则未产生相同效果，这表明IGF-1特异地通过成骨细胞发挥作用。
奇怪的是，IGF-1最为人熟知的是其在包括肌肉和骨骼在内的其他组织中的促生长和潜在抗衰老作用。“我们的发现突显了IGF-1信号的复杂性，部分取决于所涉及的器官组织，”Wagers说。
她和团队目前正在更仔细地研究这一信号通路，寻找在血液中循环并触发这一系列骨髓活性、从而恢复造血干细胞活力的神秘因子。“知道这些循环因子是什么，将有助于开发增强干细胞功能的药物，例如恢复老年人血液细胞生成的更年轻、更健康的模式，”Wagers说。
对Wagers而言，这些发现也强调了局部细胞环境（即“生态位”）在调节干细胞活性中的重要性。“如果你考虑将干细胞移植到受体中以替换因疾病而损失的细胞，你必须充分考虑该受体的状态，”她说。“在错误的环境中，即使完全健康的年轻干细胞也可能失去大部分再生潜力。”
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