身體有自我更新細胞的能力,來看看我們的再生防禦系統

健康不僅僅是沒有疾病,真正的健康是指一個人在身體、精神和社會等各方面都處於良好和最佳的狀態,一方面是人體各系統具有良好的生理功能,另一方面是對疾病的抵抗力較強,能夠很好地適應環境的變化以及各種致病因素對身體的刺激。真正的健康由身體內一系列自然防禦系統保護著,從出生到生命的最後一天,這些防禦系統都在工作,使我們的細胞和器官正常運作。

前面,我們討論了我們的血管生成防禦系統。(參閱:人人體內都可能有微腫瘤,健康的血管生成防禦系統阻止它們生長)。如果說血管生成是形成新的血管來餵養我們的器官作為健康防禦,那麼,是什麼負責器官的生長和維持呢?答案就是我們的再生防禦系統,這是由幹細胞來完成的。

身體有自我更新細胞的能力,來看看我們的再生防禦系統

幹細胞再生系統

幹細胞對我們的健康至關重要,如果它們突然停止工作,我們將在一週內死亡。

從我們被懷上的那一刻起,幹細胞就在產生和維持我們的身體和健康方面發揮關鍵作用

。我們實際上是由幹細胞分化形成的。在精子遇到卵子後大約五天,我們的生命從子宮裡一個由大約50-100個胚胎幹細胞組成的小球開始。這些

幹細胞的非凡之處在於它們具有多能性,它們可以在身體內形成任何細胞或組織,從肌肉到神經到面板到大腦到眼球

。當胚胎髮育超過12周成為胎兒時,所有的基本器官都是由幹細胞創造出來的,這些幹細胞會分化成更特化的細胞來執行每個器官的功能。很快,隨著身體的發育,這些特化的器官細胞數量開始超過非特化的幹細胞。

胎兒中的幹細胞不僅形成機體,而且提供健康防禦,甚至對母親也是如此

。美國紐約西奈山醫學院的科學家們進行了一項具有里程碑意義的實驗,他們研究了懷孕小鼠的心臟病發作。這些心臟病發作嚴重到足以破壞50%的心臟主力泵心室。對人類來說,這種程度的損傷即使不會迅速死亡,也足以導致心力衰竭。在存活下來的老鼠中,研究發現,在心臟病發作幾周後,胎兒的幹細胞已經從子宮遷移到母親的血液中。值得注意的是,胎兒幹細胞會回到母親心臟受損的區域,並開始再生和修復它。在心臟病發作一個月後,母親心臟中遷移過來的50%的胎兒幹細胞變成了能夠自發跳動的成年心臟細胞。這項研究是最早證明來自胎兒的幹細胞可以幫助保護母親健康的研究之一。

到出生時,發育中的胎兒體內的大多數細胞已經轉化為最終的器官形態,只剩下極少量的幹細胞。分娩後,一些幹細胞滯留在臍帶和胎盤中。臍帶血可以被收集起來,送到幹細胞庫,在那裡細胞被冷凍起來,以備將來的醫療使用。這些可能有一天對你的孩子有用,甚至對你和你的家庭成員有用,在未來幫助再生或癒合受損的器官。

幹細胞在成人生活中也發揮著重要作用。隨著我們年齡的增長,它們會在幕後悄悄再生我們的大部分器官,它們在這個過程以自己的節奏進行,每個器官都不一樣:

——小腸每2-4天再生一次

——肺和胃每8天再生一次

——面板每2周再生一次

——血紅細胞每4個月再生一次

——脂肪細胞每8年再生一次

——骨骼每10年再生一次

我們的免疫細胞每七天再生一次,所以如果幹細胞消失,我們很可能很快就會死於感染。如果在感染中倖存下來,那麼就可能死於出血,因為血液中負責凝血的血小板每10天就會被替換一次。如果成功了,面板會在六週內脫落,然後肺就會崩潰,我們就會窒息。我們的幹細胞保護著我們的健康,是我們的生命線之一。

身體有自我更新細胞的能力,來看看我們的再生防禦系統

幹細胞的治癒能力

我們對人體幹細胞的瞭解可以追溯到廣島和長崎原子彈事件。1945年,美國在日本廣島和長崎投擲原子彈,瞬間蒸發了幾十萬人的生命,結束了第二次世界大戰。醫生們觀察到,一些在爆炸中倖存下來的人,在爆炸後的兩週後病情迅速惡化或大出血死去,這是因為暴露在輻射下的人的骨髓中身體自我更新細胞的能力受到了破壞。各國政府為未來的核戰爭做準備的同時,科學家們也在尋找可以用於治療和保護倖存者免受致命輻射影響的幹細胞。1961年,兩名加拿大研究人員James Till和Ernest McCullough發現骨髓和脾臟中都有幹細胞,而且它們可以再生血細胞。Till和McCullough發現,如果及時注射,這些幹細胞可以拯救暴露在致命劑量輻射下的實驗動物。

Till和McCullough的工作促進了骨髓移植的發展,這是一種拯救生命的手術,現在世界各地都在進行,以拯救那些正在接受最嚴酷的化療和最高劑量的輻射治療的癌症患者。儘管化療和放療確實能殺死癌細胞,但它們也會破壞骨髓中的健康幹細胞。沒有幹細胞,癌症患者的免疫系統會崩潰,他們可能會死於嚴重的感染。然而,透過將從捐贈者的骨髓中提取的幹細胞移植到癌症患者體內,醫生可以將病人從死亡中拯救出來。捐贈者的幹細胞會迴圈到病人的骨髓中,然後它們重建免疫系統。這種使用供體幹細胞的骨髓移植技術被認為是醫學上的一項重大突破,該領域的先驅E。 Donnall Thomas與腎臟移植領域的先驅Joseph Murray一起獲得了1990年的諾貝爾醫學或生理學獎。即使沒有被化療或輻射損傷,我們的身體也需要幹細胞,因為它們會從內到外不斷地重建我們的身體。

在我們身體數以萬億計的細胞中,幹細胞僅佔0。002%,雖然很微小,但是很強大,能夠讓我們恢復健康。

幹細胞可以根據需要修復、替換和再生死亡和磨損的細胞。

它們就像我們體內的特種部隊士兵一樣,收集情報,進行偵察和執行任務,以保持器官處於最佳狀態。當我們受傷或患病時,我們的幹細胞就會發揮作用,創造新的組織來治癒或幫助我們的身體戰勝疾病。這就是我們的再生健康防禦系統

。像血管生成系統一樣,我們的幹細胞也受到飲食的強烈影響。

無論是正在鍛鍊肌肉的運動員,還是正在孕育胎兒的孕婦,還是正在與衰老作鬥爭的人,

正確的食物都能幫助增加幹細胞的數量和效能以及它們再生身體的能力

。我們可以透過飲食來保護我們的心臟,保持我們的思維敏捷,癒合我們的傷口,並保持我們的身體在一個年輕的狀態。我們將在後面探討一些可以幫助我們的幹細胞健康防禦的食物,但是首先我們將瞭解一些再生的入門知識,這樣你就會明白為什麼正確的飲食可以拯救生命。

身體有自我更新細胞的能力,來看看我們的再生防禦系統

幹細胞與損傷

我們的再生防禦系統隨時準備著對受傷或創傷作出反應。成體幹細胞仍然是沒有特化的,在需要的時候才開始行動。它們可以透過細胞分裂進行更新和複製,並仍然保持其多能性。當它們處於任務模式時,它們會感知周圍的環境,並利用周圍的線索作為指令,轉變成需要再生的確切型別的細胞

。如果它們發現自己在肺裡,它們就變成肺;如果它們發現自己在肝臟中,它們就變成肝臟。

幹細胞如何完成這些保護功能的故事從它們以無活性、未分化和可再生狀態生活的地方開始。它們生活在一個被稱為幹細胞龕的特殊藏身之處,幹細胞龕存在於面板、腸壁、毛囊基部、睪丸和卵巢、脂肪和大腦中,尤其是在骨髓中。

骨髓是至少三種不同型別幹細胞的儲存單元:造血幹細胞會變成造血細胞;間充質幹細胞前體形成肌肉、脂肪、軟骨、骨骼和其它非血液成分;內皮祖細胞在器官再生過程中起著形成新血管的作用

。總的來說,它們被標記為骨髓源性單核細胞,因為它們都存在於骨髓中。

當幹細胞被需要再生的身體部位啟用時,會發生一系列的事件將幹細胞從幹細胞龕帶入我們的迴圈系統。骨髓中的幹細胞會受到該器官釋放的生長因子訊號的警告。

一種叫做血管內皮生長因子的特殊生長因子是一種強大的幹細胞啟用因子,這種訊號會透過穿透骨頭的血管到達骨髓。一旦進入,這些訊號就會沿著骨髓中的毛細血管系統傳播,並將訊號傳送給幹細胞。這些幹細胞將訊號解讀為一種化學警報並做出相應的反應,以發出求救訊號開始,最後,成群的幹細胞就像蜜蜂從蜂巢中飛出來一樣,從骨髓進入到人體迴圈系統。這一重要的過程就是幹細胞動員

接下來發生的事情有力地說明了幹細胞是如何發揮作用的。當有緊急情況發生時,幹細胞會迅速到達受傷的前線。在血液的快速流動和心臟的泵血作用的推動下,

幹細胞使用一種生物定位裝置來定位發出求救訊號的器官的確切位置

。就像一枚瞄準目標的導彈,幹細胞找到了它的著陸點。

幹細胞上一種稱為受體的蛋白質會附著在著陸區的蛋白質上,確保幹細胞只附著在受傷部位

。這一切在遇險訊號發出後發生得非常快。例如,有研究表明,外科醫生在做了手術切口48小時後,由於需要癒合,迴圈系統中的內皮祖細胞數量比手術前增加了14倍。

一旦幹細胞附著在著陸區,它們就會對它們著陸時所處的器官環境進行評估,然後根據環境給出的指令執行它們的任務

。如果它們在面板裡,它們就變成面板細胞,並以滿足面板需要的方式做出反應;如果在心臟中,它們就會變成心肌細胞並對心臟的需要做出反應。在受傷後,幹細胞災難反應小組的一部分發揮重要作用,另外還包括炎症和其它免疫細胞、血管細胞以及凝血細胞,各自執行它們特定的任務。

身體有自我更新細胞的能力,來看看我們的再生防禦系統

幹細胞進入受傷組織後究竟會發生什麼仍然不是特別清楚。我們知道它們會分化並再生區域性組織,但是,幹細胞不會停留太久,它們最多隻能維持幾天。科學家們正在努力研究它們實際發生了什麼,有兩個理論:一是認為幹細胞改變它們的外形,然後消失在背景中,與它們正在修復的正常組織沒有區別;二是,它們可能只是扮演了一個重要但短暫的角色,然後在任務完成後死去。

我們所知道的是,

幹細胞是稱為生長因子、細胞因子和生存因子的蛋白質的工廠,這些蛋白質是器官生長或修復所需要的。它們還能釋放被稱為外泌體和微泡的特殊分子容器,這些容器裝滿了蛋白質和遺傳資訊。當它們在一個器官中釋放出來時,它們會指示其它細胞接下來如何修復損傷。幹細胞釋放這些物質來鼓勵其它細胞幫助在著陸區周圍建立一個更健康的組織

。這就是旁分泌效應。一項檢查骨骼再生的研究表明,至少43種生長因子可以被幹細胞釋放出來,幫助改善附近受傷的骨骼。

一些參與幹細胞反應的生長因子也同樣觸發血管生成,從而將這兩個健康防禦系統連線在一起

。例如,當細胞因缺氧或損傷而釋放血管內皮生長因子時,它會在區域性觸發血管生成,而在更遠的骨髓中,幹細胞會受到該因子的警告。如果一個新的組織再生,它將需要新鮮的血液供應。血管生成從這個時候開始,透過形成新的血管提供所需的營養來支援再生組織。相反,幹細胞也有助於新的血管生成,所以這是一個雙贏的關係。新生血管中2-25%的細胞來自幹細胞。

幹細胞損傷的原因

我們的再生防禦系統對健康和癒合是至關重要的,幹細胞在我們的一生中非常容易受到一些常見因素的攻擊

。其中,最具破壞性的因素之一是菸草煙霧。當吸菸者吸入香菸煙霧時,就會出現氧氣不足,這就開始了幹細胞進入血流的招募過程。

習慣性吸菸最終會耗盡儲存在骨髓中的幹細胞的數量

,隨著時間的推移,整體上能夠再生和修復的細胞越來越少。更糟糕的是,

吸菸者體內剩餘的幹細胞也不能正常工作

,它們增殖的能力減少了80%,它們參與再生的能力減少了近40%。除了吸菸對血管的直接損害外,幹細胞數量和功能上的損害也有助於解釋吸菸者患心血管和肺部疾病的風險增加。

即使自己不吸菸,附近的人吸菸也會讓我們不安全,

二手菸同樣有害

。即使是暴露在別人撥出的菸草煙霧中30分鐘也足以影響我們的幹細胞。毫不奇怪,空氣汙染也同樣具有破壞性。研究人員發現,生活在嚴重空氣汙染地區的人們,暴露於細顆粒物也會降低他們血液中的內皮祖細胞數量。

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酗酒也會殺死幹細胞

,酒精以多種方式影響幹細胞。研究人員對每天喝酒的猴子進行了研究,它們迴圈系統中的幹細胞比不喝酒的猴子多,但是,這些幹細胞受到了損害,它們參與再生的能力也降低了。我們可以把它們想象成難以直線行走的醉酒的幹細胞。胎兒酒精綜合症是孕婦大量飲酒的一個災難性的後果,發育中的胎兒會遭受永久性的腦損傷和生長異常。酒精對胎兒幹細胞是有毒的,所以胎兒酒精綜合症可能部分歸因於幹細胞的損傷。

酗酒也給幹細胞健康帶來了另一個打擊,它會降低一種叫做少突膠質細胞祖細胞的大腦幹細胞的活性,而這種幹細胞是製造新神經元所必需的

。這種影響在大腦的海馬區尤為明顯,這是負責形成短期和長期記憶的腦區。當停止酗酒時,這種損害能夠逆轉。

我們可以透過減少接觸空氣汙染、菸草和酒精來避免對幹細胞的一些風險,但其它一些風險難以避免。例如,

衰老無情地削弱了我們再生的能力,隨著年齡的增長,骨髓中的幹細胞會自然減少。隨著時間的推移,不僅我們的幹細胞儲備會逐漸枯竭,而且剩餘的幹細胞也不如我們年輕時活躍

。血液中的高膽固醇也會損害幹細胞的功能,但是不是所有的膽固醇都一樣。高密度脂蛋白膽固醇是“好”膽固醇,會減緩內皮祖細胞的程式性細胞死亡。增加高密度脂蛋白的飲食可以保護這些細胞。這對我們的健康是有好處的,因為內皮祖細胞可以幫助防止動脈粥樣硬化,防止血管壁上減少血液流動的脂肪斑塊的堆積,並修復血管內壁。幹細胞的這種血管保護作用是高密度脂蛋白膽固醇被認為是“好”膽固醇的另一個原因。

慢性疾病也會對幹細胞產生有害的影響

糖尿病是幹細胞殺手,糖尿病患者的幹細胞較少,而現存的幹細胞也無法正常工作

。高血糖是問題所在,暴露在高糖環境中的幹細胞組織再生能力較低。它們不能正常繁殖,也不能很好地在體內活動。因此,它們無法正常參與新組織的形成。最重要的是,它們比正常幹細胞分泌更少的生存因子。即使在沒有糖尿病的正常健康成年人中,高血糖也會影響幹細胞,這是另一個要注意糖攝入量的原因。

幹細胞損傷在1型和2型糖尿病中均可見。1型糖尿病是一種身體自身免疫系統破壞了適當控制糖代謝所需的胰島素產生的細胞的疾病。2型糖尿病也是血糖代謝的問題,但它不是由自身免疫攻擊引起的,而是由於身體要麼不能產生足夠的胰島素,要麼對胰島素的敏感性下降。紐約大學的一項研究表明,2型糖尿病患者內皮祖細胞的生長能力下降了近50%,如果血糖水平得不到控制,情況會更糟。當研究人員測試從糖尿病患者身上提取的內皮祖細胞在幫助血管形成方面的表現時,它們參與這一過程的可能性比非糖尿病的幹細胞低2。5倍。荷蘭一項研究1型糖尿病幹細胞損傷的研究也發現了類似的損傷。

糖尿病是一種全球大流行病,影響全球超過4。22億人,並導致每年160萬人死亡,所以幹細胞損傷是一個非常嚴重的問題。糖尿病是心臟病、中風、失明、腎衰竭、慢性傷口和下肢截肢造成殘疾的主要潛在原因,這些都或多或少與功能失調的幹細胞有關。任何保護或改善幹細胞在糖尿病、高脂血症和衰老中的表現的方法都可能是救命稻草。

外周血管疾病是伴有動脈粥樣硬化的一種嚴重疾病,常發生在長期的糖尿病之後。在這種情況下,嚴重的動脈粥樣硬化性狹窄阻塞了腿部的氧氣供應。這種情況會隨著時間的推移而惡化,腿部肌肉、神經和面板的血流會越來越差。腿部的細胞因缺氧而最終死亡,導致面板破裂和被稱為區域性缺血性腿部潰瘍的裂口。因為糖尿病患者的傷口癒合速度已經減慢,當糖尿病患者發生缺血性腿部潰瘍時,很容易造成感染,導致壞疽。通常,為了挽救病人的生命,需要截肢。義大利帕多瓦大學的研究人員對2型糖尿病和外周血管疾病患者的血液迴圈幹細胞進行了研究,並將其與沒有糖尿病的健康受試者進行了比較。26名糖尿病性血管疾病患者的幹細胞減少了47%,而幹細胞最少的患者也有缺血性足潰瘍,這反映了幹細胞對傷口再生和修復的重要性。

良好的糖尿病管理對保護我們的再生防禦系統絕對關鍵。

更好地控制血糖會使幹細胞更加健康;相反,糖尿病控制不力會嚴重損害幹細胞的功能。改善血糖控制可以增加內皮祖細胞的數量和改善其功能。

因此,如果患有糖尿病,請確保血糖的控制,這確實可以挽救你的生命。

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促進幹細胞的健康益處

我們的幹細胞系統衰退時,我們的健康也會衰退。但是,當我們採取措施促進我們的幹細胞,對我們健康的影響可以是積極的。德國的研究人員在《新英格蘭醫學雜誌》上發表的一項研究顯示,測量迴圈內皮祖細胞的基礎水平可以預測一個人在接下來的12個月裡是否會發生心臟病或中風,這一水平甚至可以預測這個人是否能在這些事件中存活。在這項特別的研究中,

內皮祖細胞基礎水平較高的人經歷首次重大事件的風險降低了26%,死於心血管疾病的風險也降低了70%

另一項具有里程碑意義的研究是來自瑞典的飲食與癌症研究,它也檢查了幹細胞水平與心血管疾病之間的聯絡。這項研究始於1991年,研究物件是一群中年參與者。在19年的時間裡,研究人員透過定期抽血和對他們進行營養問卷調查來研究他們的健康與疾病的關係。研究人員在4742人身上測量了一種叫做幹細胞因子的血液標誌物。

幹細胞因子是在骨髓中產生的一種蛋白質,它滋養著儲存的幹細胞庫

。這種蛋白質也存在於血液中,在那裡它指導著幹細胞的活性,比如增殖、遷移以及分化。幹細胞因子對健康的幹細胞功能也至關重要。在這些參與者中,研究人員發現,與那些幹細胞因子水平低的人相比,

那些有高水平的幹細胞因子的參與者心力衰竭的風險降低了50%,中風的風險降低了34%,死於這些原因的風險降低了32%

。不出意料的是,研究還發現

血液中幹細胞因子水平最低的人往往是那些吸菸、酗酒或患有糖尿病的人

,這清楚地表明生活方式、幹細胞功能和慢性疾病風險之間存在密切聯絡。

在心血管系統中,幹細胞具有獨特的保護功能。

內皮祖細胞不僅在器官再生中會促進新血管的形成,而且在現有血管的損傷修復中發揮重要作用

。動脈粥樣硬化會使我們的動脈硬化和變窄,增加患心臟病、中風、外周血管疾病甚至勃起功能障礙的風險。那些傾向於在動脈壁上形成的斑塊會在血管內壁受損的地方生長,就像水管受損的部位容易生鏽一樣。

如果血管內壁上的損傷沒有得到修復,就會有越來越多的斑塊積累,最終堆積起來,從而縮小血管直徑,阻止血液流動。內皮祖細胞就像一個細胞裁縫一樣,可以修復血管內壁。因此,幹細胞的損害會降低對抗動脈粥樣硬化的再生防禦。保持我們的幹細胞健康可以降低動脈粥樣硬化的風險,預防心血管疾病。

大腦幹細胞的丟失與痴呆的發生有關。這些被稱為少突膠質細胞祖細胞的幹細胞可以再生和替代大腦中的神經元,隨著衰老,對保持敏銳的心理功能至關重要

。前面我們說過,這些幹細胞也會受酗酒的影響。研究人員目前正致力於尋找支援和促進大腦幹細胞治療阿爾茨海默病的方法。另一種叫做小膠質細胞的特殊型別的腦細胞是由造血幹細胞發育而來的。這些小膠質細胞負責清理大腦,清除阿爾茨海默病大腦中形成的殺死腦細胞的β-澱粉樣蛋白斑塊。來自我國華中科技大學的科學家們將一種叫做幹細胞招募因子的蛋白質注射到阿爾茨海默病小鼠的大腦中,他們發現,這種蛋白質可以將骨髓中的造血幹細胞招募到大腦中,然後變成小膠質細胞,改善疾病中積累的澱粉樣蛋白碎片的清除。

身體有自我更新細胞的能力,來看看我們的再生防禦系統

再生並不僅僅依賴於先進的醫療技術,我們也可以透過飲食來啟動我們身體的再生防禦系統。

飲食可以啟用人體自身的幹細胞,增強身體從內部再生和自愈的能力

。這是一種全新的再生方法,不需要醫生或注射幹細胞。一些食物可以增強幹細胞的活性並促進再生,而另一些食物則會損傷幹細胞,使其喪失功能。減弱幹細胞的活性顯然不是一個理想的目標,除非它們是癌症幹細胞,在這種情況下,這可能是救命的,有些食物也能做到這一點。

無論我們是健康的,想要更健康和優雅地變老,還是有嚴重的慢性疾病,比如心臟病、阿爾茨海默病、糖尿病甚至癌症,我們或許可以透過飲食指導幹細胞來幫助我們

。那麼,食物如何影響我們的幹細胞以及我們如何利用飲食來改善我們的健康呢?且聽下回分解!

圖片均來自網路

TAG: 幹細胞再生它們我們血管