在一项新的研究中，研究人员给老年小鼠注射了人类脐带来源的间充质干细胞（HUCMSCs），观察到多个器官的退化减少，微生物组成变化，代谢改变，行为和能力改善，以及恐惧感降低 [1]。
今年早些时候，我们报道了一项临床试验，其中注射HUCMSCs减少了老年人的虚弱。一般来说，间充质干细胞（MSCs）以其自我更新和分化为多种细胞类型的能力而闻名。越来越多的研究表明，MSCs可以用作治疗工具 [2]。
在这项新研究中，研究人员使用了两种不同品系的四个月大的小鼠：早老性痴呆易感小鼠8（SAMP8），这是一种用于模拟与年龄相关的认知衰退的小鼠品系；作为对照的是早老性痴呆抗性小鼠1（SAMR1），这是一种正常衰老的小鼠品系。
一组15只SAMP8小鼠每周接受一次HUCMSCs注射，持续八周。此外，研究人员还设置了未接受HUCMSCs注射的SAMP8和SAMR1对照组。实验结束后一周，研究人员从现在六个月大的小鼠身上采集了粪便和血液样本。
在接受MSCs注射后，研究人员测试了小鼠的认知能力。他们观察到，与对照组相比，接受HUCMSCs治疗的小鼠表现出更强的好奇心、更好的运动协调和平衡能力，以及更低的焦虑水平。然而，在评估空间学习和记忆的测试中没有发现差异。
在分子水平上，研究人员分析了大脑组织中的DNA单链断裂。他们进行了额外的分析，特别关注外显子区域（翻译成蛋白质的DNA部分）和转录起始位点（许多调节翻译的元素位于此处）附近的200个碱基对。
不出所料，与SAMR1对照组相比，更快衰老的SAMP8对照组小鼠中出现了更多的单链断裂。接受MSCs治疗的小鼠在单链DNA断裂方面比未接受治疗的SAMP8对照组表现更好，但在SAMP8接受MSCs治疗组和未接受治疗的SAMR1之间没有显著差异。这表明MSCs减少了与年龄相关的DNA损伤，保护了基因组稳定性和神经保护，研究人员推测这在改善认知功能中发挥了作用。
在组织水平上，MSC治疗带来了显著的改善。例如，在负责学习、记忆和注意力的前额叶和海马脑区，研究人员观察到接受MSCs治疗的小鼠维持了结构完整性和正常的胶质细胞分布。
接受MSCs治疗的SAMP8小鼠的心脏组织类似于SAMR1对照组的健康心脏组织。胃微生物群落、肾脏、骨骼肌、脾脏、肝脏和肺细胞的结构也得到了良好的保存，而对照组则表现出更多的与年龄相关的改变。研究人员还观察到，接受MSCs治疗的小鼠的肺部和脾脏炎症较对照组动物有所减少。
研究人员强调，在某些组织（肾脏、肌肉和脾脏）中，接受MSCs治疗的小鼠的组织状况超过了对照组，这表明MSC治疗具有组织再生特性及其在再生医学中的潜力。
MSC治疗还导致了小鼠微生物群和代谢谱的变化。尽管所有三组小鼠的微生物群落中都有一些共同的微生物种类，但也存在显著差异。
例如，研究人员注意到，接受MSC治疗后，一些被认为对人体有益的细菌种类得到了恢复。在代谢水平上，他们观察到，接受MSC治疗的小鼠“心血管健康的代谢物水平增加”。研究者还将一种代谢物——5-羟基-L-色氨酸——在MSC治疗小鼠中的水平增加与其在先前实验中观察到的抑郁样行为减少联系起来。他们认为这种化合物的增加导致了血清素合成的正常化，这一过程与抗抑郁特性相关。
更广泛地说，研究者观察到实验组在几个代谢途径上存在差异，包括与脂肪酸和氨基酸代谢相关的途径，这表明MSC疗法对代谢有影响。然而，这种影响相当复杂，作者指出了MSC治疗对代谢组的利弊。他们注意到，一些代谢物的变化与之前研究中突出的MSC治疗对代谢变化的好处一致。然而，研究人员也注意到一些观察结果与这些预期不符，这表明MSC治疗在影响代谢变化方面存在一些局限性。这些结果需要进一步研究。
虽然对MSC治疗的分子机制仍需进一步研究，但作者基于这些结果和先前的研究，提出了一些可能的分子途径。他们还指出，MSCs的抗炎特性促进了DNA损伤修复周期，从而减少了大脑中的DNA损伤。他们强调了代谢的关键作用，这应进一步研究。
在这项实验中，研究人员使用了腹腔注射（IP），而不是静脉注射，因为临床前研究表明，IP注射MSCs在治疗结肠炎方面更为有效 [3]。先前的研究表明，IP注射的MSCs影响微生物群落免疫和炎症反应 [4]。这些研究者假设，MSCs通过调节微生物群落免疫功能和微环境来改变微生物群落微生物群。改变的微生物群随后影响代谢和免疫功能，形成一个正反馈循环。然而，仍需完全理解MSCs如何影响微生物群落微生物群的机制。
这项研究有几个局限性，其中之一是用于微生物组分析的采样。由于样本是在单一时间点采集的，研究人员可能错过了微生物组的动态和长期变化，这些因素对于潜在治疗应用非常重要。其次，SAMP8/SAMR1被用作衰老和痴呆的模型；然而，这些动物具有一些与人类痴呆不同的病理特征，这可能会影响研究结果如何转化为人类研究。此外，增加动物数量将提高这些结果的统计强度。
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