干细胞衰老的五大标志： 再生医学美容与功效护肤的新纪元展望

在本专栏的第32集，我们为大家揭示了人体衰老的十四大生物标志物的最新科学进展。随着前沿科学研究的不断深入，2025年6月24日，一篇题为《干细胞衰老的标志》（Hallmarks of Stem Cell Aging）的综述论文在国际顶尖期刊《Cell Stem Cell》上重磅发表。来自加州大学洛杉矶分校的Thomas A. Rando、斯坦福大学的Anne Brunet以及贝勒医学院的Margaret A. Goodell三位知名干细胞生物学家共同撰写了这篇前沿科学综述。

 

这篇前沿科学综述，可能是人体衰老生物学研究领域的一个重要里程碑，它首次系统性地提出了五个干细胞衰老的核心功能标志，聚焦于体细胞干细胞（somatic stem cells）在衰老过程中的行为和功能变化，而非单纯的分子机制。该综述不仅全面回顾了干细胞在维持人体细胞稳态和细胞再生中的关键作用，还为理解衰老相关疾病提供了新视角，并为开发逆转干细胞衰老的治疗策略铺平了道路。

  随着全球人口老龄化加剧，衰老已成为现代医学面临的最大挑战之一。随着全球平均寿命突破80岁，皮肤皱纹、皮肤松弛和黄褐斑等皮肤衰老痕迹，已成为影响人们的内心幸福感和社交生活质量的最普遍的心理困扰。传统医学美容和功效护肤品手段虽有效，但往往治标不治本，无法逆转深层皮肤细胞衰老。干细胞是能自我复制并分化成多种细胞的“原细胞”。人体皮肤里的表皮干细胞和毛囊干细胞负责表皮更新、修复创面和维持毛发颜色。随着年龄，干细胞数量和功能下降，会引起皮肤变薄、弹性下降、皱纹增多、色素沉着和毛发稀疏。干细胞衰老标志物的前沿科学新进展，必将推动医学美容和功效护肤向更精准更长效的技术方向不断前进。

人类寿命的延长，使得人体组织修复能力的衰退问题变得日益突出，导致癌症、心血管疾病、神经退行性疾病等年龄相关病症的发病率飙升。干细胞作为“组织修复的守护者”，在年轻时能高效响应损伤信号，分化为特定细胞类型以维持器官功能。然而，随着我们年龄的增长，我们体内的干细胞逐渐丧失活力，导致组织稳态失衡。

本论文综述强调，虽然干细胞相对于分化细胞（如肌肉细胞或神经元）更能抵御某些衰老机制（如基因组不稳定或线粒体功能障碍），但它们仍易受内在（如DNA损伤积累）和外在（如炎症环境）应激因素的双重影响。作者通过整合多学科的最新科研证据，为我们勾勒出了干细胞衰老的完整“功能画像”。

干细胞衰老的五大标志

本科学综述论文概述了干细胞衰老的五大核心功能标志，包括休眠深度、自我更新倾向、后代命运、干细胞恢复力和种群异质性。图2中以示意图形式呈现每个标志的正常与衰老状态对比。干细胞衰老的标志，这些标志并非孤立存在，而是相互交织，形成一个复杂的网络。它们反映了干细胞从休眠到分化的整个谱系进程中的功能障碍与其他衰老标志（如本专栏第32集总结的十四大衰老标志物）不同，本综述论文聚焦于干细胞特有的功能特征。这五个标志为评估抗衰老干预（如饮食限制、运动或药物干预、再生医学美容等）提供了量化指标体系，将为未来个性化疗法和个性定制化医学美容和个性化功效护肤品开发提供新可能！

 

干细胞衰老第一标志：休眠深度

干细胞的休眠状态是影响人类寿命的关键因素。大多数干细胞（如肌肉和造血干细胞）在非活性期处于休眠（quiescence），依赖脂肪酸氧化等独特代谢途径，以避免复制衰老和损伤积累。然而，衰老会改变休眠的“深度”。本综述论文指出，衰老干细胞可能进入“深度休眠”，导致干细胞激活的动能减慢，无法及时响应损伤信号。例如，老年小鼠的肌肉干细胞在受伤后产生功能性后代减少，影响肌肉再生；类似现象见于脑和骨髓干细胞。相反，“浅层休眠”则加速激活，但导致自我更新失败，引发干细胞耗竭。

 

图 2. 干细胞衰老的五大标志

本综述论文举例说明了，在人体肠道干细胞（ISCs）和人体表皮干细胞（EpSCs）中，这种持续增殖状态在衰老中保持相对稳定，但机制仍不明朗。休眠深度的改变与代谢重编程有关，如脂肪酸氧化依赖性的降低，可能源于外在微环境（如炎症因子）的干扰。这一标志解释了为什么老年人的伤口愈合更缓慢，并为靶向激活信号（如Wnt途径）的抗衰老药物研发提供了线索。研究显示，通过异体移植年轻微环境，能部分逆转老年干细胞的深度休眠，暗示环境因素在衰老中的主导作用。

干细胞衰老第二标志：自我更新倾向

自我更新是干细胞维持种群的关键，但衰老会打破平衡。这种倾向可能向两个极端偏移：过度自我更新导致非功能性干细胞积累，而干细胞自我更新不足，则引起种群耗竭。例如，造血干细胞在衰老中倾向于产生更多干细胞而非分化细胞，导致无效细胞堆积，关联于年龄相关血栓症。相反，脑干细胞自我更新减少，与p16肿瘤抑制因子相关，导致神经元生成不足。

某些分化细胞（如肌肉细胞）在损伤后可逆转为干细胞样状态，但衰老削弱了这一可塑性。自我更新的失调与组织特异性密切相关：在骨髓中，它导致免疫功能衰退；在神经系统中，则加剧认知衰退。这一标志强调了干细胞与体细胞关系的动态性，提示干预策略如敲除p16基因或使用mTOR抑制剂（如雷帕霉素）可调节平衡。

 

干细胞衰老的第三标志：后代命运改变

衰老干细胞的后代往往偏离正常分化路径，导致组织功能障碍。本综述将此分为三类：一是多能干细胞产生细胞类型比例失衡，如造血干细胞过多生成血小板前体，减少红细胞，导致贫血；二是生成不当细胞类型，例如肌肉干细胞转为纤维化细胞，阻碍肌肉修复；三是突变诱导的癌变风险增加。

在人体大脑中，这一标志表现为更多星形胶质细胞而非神经元生成，这可能引发阿尔茨海默症的进展。在骨髓中，干细胞可能转为脂肪组织，取代功能性骨髓。作者通过单细胞RNA测序证据显示，这些改变源于表观遗传重编程和微环境信号（如炎症因子IL-6）的干扰。这一标志的临床意义重大，它解释了年龄相关纤维化和癌症的机制，并为干细胞移植疗法提供优化方向。

 

图 3. 干细胞的休眠、激活、更新、分化和成熟进程

 

干细胞衰老的第四标志：干细胞恢复力

干细胞恢复力，是指干细胞应对应激的能力，包括辐射、氧化应激和损伤。衰老削弱了这一能力，导致细胞更容易凋亡或有丝分裂灾难。例如，老年小鼠肠道干细胞在低剂量辐射下凋亡率更高；造血干细胞的线粒体能量产生效率下降，加剧自我更新问题。本文指出，不良细胞（如无限自我更新的干细胞）可能获得异常弹性，通过更好线粒体功能生存。这与癌症干细胞类似，暗示衰老微环境选择性青睐突变克隆。弹性的下降是多因素的，包括自噬减少和DNA修复缺陷。干预如激活自噬通路（通过卡路里限制）或增强线粒体功能，已证明能提升老年干细胞的存活率。这一标志为抗衰老药物开发（如NAD+补充剂）提供了靶点，潜在逆转组织脆弱性。

 

图 4. 干细胞自我更新和分化平衡

 

干细胞衰老的第五标志：种群异质性

年轻干细胞种群高度异质，以适应不同需求。但衰老先增加异质性（突变积累导致功能变异），后减少（少数克隆主导）。本综述论文通过单细胞分析显示，老年造血干细胞功能范围更广，但整体效率低下；海马体神经干细胞形态和转录组异质性增加，导致后代命运不均。

在晚期衰老中，异质性下降源于竞争优势克隆的扩张，可能因突变（如DNA甲基化变化）而起。这一标志影响其他所有标志：异质性增加放大休眠和自我更新变异；减少则限制适应性。本综述论文强调，突变驱动衰老的程度仍存争议，但单细胞技术正揭示其作用。干预如清除突变克隆（senolytics药物）可恢复异质性平衡。

 

干细胞衰老标志物对再生医学美容和功效护肤发展方向的新启示

以上干细胞衰老标志的相互作用，构成了干细胞衰老的“恶性循环”。例如，休眠深度影响自我更新，而异质性放大弹性差异。本综述论文强调了整合多组学数据评估干预效果，如饮食限制和运动如何调节这些标志。展望未来，《干细胞衰老的标志》不仅深化了对人体衰老机制的科学理解，还为延长健康寿命提供了未来路线图。随着技术进步，如CRISPR编辑和人工智能预测，我们有望将这些标志转化为临床工具，实现“再生医学”的新时代。

皮肤作为人体最大的器官，其衰老表现为皱纹增多、弹性丧失和屏障功能减弱，直接影响生活质量和美观。随着2025年《干细胞衰老的标志》综述的提出，这一标志物科学框架，为皮肤干细胞（如表皮干细胞EpSCs和毛囊干细胞HFSCs）的研究提供了新视角。这些标志将进一步揭示皮肤衰老的深层代谢功能机制，并启发功效护肤技术的创新路径。通过整合最新权威文献，我们可以看到，这些标志如何指导从预防到修复的护肤策略，帮助开发更精准的抗衰老产品和技术。

 

图 5. 干细胞异质性的年龄相关变化

表皮干细胞（Epidermal Stem Cells，简称EpSCs）是位于皮肤表皮层基底层的一种多能干细胞，主要负责维持皮肤表皮的稳态和再生，具有自我更新和分化能力，能产生角质形成细胞（keratinocytes）等后代细胞，帮助修复伤口、更新皮肤屏障，并应对紫外线损伤或衰老等应激。在衰老过程中，EpSCs的功能往往受影响，导致皮肤变薄、皱纹增多和愈合缓慢。

本综述论文指出的休眠深度的改变，在皮肤衰老过程中表现尤为突出。年轻皮肤的EpSCs保持适度休眠，以响应损伤如紫外线（UV）暴露。然而，衰老导致“深度休眠”加剧，EpSCs激活延迟，影响伤口愈合和屏障修复。最新皮肤科学研究显示，衰老EpSCs的休眠失调与纤维蛋白7（fibulin 7）减少相关，该蛋白维持休眠平衡并增强组织弹性。 这启发护肤技术向“激活型”产品倾斜，如使用含有脐带来源间充质干细胞（UCMSCs）条件培养基（CM）的精华液，通过微针导入刺激EpSCs苏醒，促进胶原合成。

其次，自我更新倾向的偏移导致皮肤干细胞种群耗竭或无效积累。衰老EpSCs自我更新减少，有文献指出，CD4表达可以调控EpSCs平衡，衰老时其失调加剧自我更新缺陷。 这为功效护肤带来新思路：利用脂肪来源干细胞（ADSCs）外泌体（exosomes）增强自我更新。这些纳米级囊泡富含生长因子，能重编程衰老干细胞，恢复平衡。

第三，后代命运改变表现为EpSCs分化偏向纤维化细胞而非功能性表皮，导致皮肤纤维化和瘢痕增多。衰老微环境（如炎症因子）干扰分化路径，加速这一过程。皮肤科学研究最新成果发现，间充质干细胞（MSC）衍生的外泌体可纠正命运偏移，促进正确分化为角质形成细胞。 有医学美容研究文献报道，通过结合富含血小板血浆（PRP）和MSC-CM的凝胶面膜，刺激胶原I/III产生，减少瘢痕。

第四，细胞恢复力的下降，使皮肤干细胞易受氧化应激和UV损伤，加速凋亡和功能丧失。衰老EpSCs线粒体功能障碍降低弹性，导致皮肤脆弱。有研究发现，核受体相互作用蛋白1（Nrip1）敲除增强MSC弹性，延缓皮肤衰老。 这启发抗氧化护肤创新：融入NAD+前体（如烟酰胺核苷）和MSC外泌体的霜剂，提升线粒体活力。

最后，种群异质性在衰老皮肤中先增加（突变积累导致功能不均），后减少（优势克隆主导），影响整体再生。EpSCs异质性升高放大其他标志。有文献报道，通过单细胞分析揭示，纤维蛋白7（fibulin 7）可以维持异质性，防止衰老加速。 医学美容和功效护肤技术，也许可以借此转向“平衡异质性”：使用3D生物打印皮肤修补因子，恢复种群多样性。已有医学美容文献报道，采用自动化生物打印技术，生成个性化皮肤移植物，用于化妆修复，显著改善异质性失调引起的纹理不均。

总而言之，人体干细胞衰老的标志物研究，为医学美容和功效护肤提供了一个功能导向的新理论框架，从分子干预（如外泌体）到工程化产品（如生物打印），将有助于不断推动行业向再生医学进军！展望未来，随着CRISPR基因编辑和技术AI蛋白质预测技术的融入，我们必将迎来个性化、精准化、长效化的再生医学美容和功效护肤的干细胞美容新时代！

 

作者：陈迪（Daniel Chen）
美丽面面观科普自媒体主理人，前欧莱雅集团抗衰老科研带头人

 

参考资料：
[1] Hallmarks of stem cell aging. Cell Stem Cell. 2025; DOI: 10.1016/j.stem.2025.05.013.
Recent progress in stem cell and immune cell-based interventions for anti-aging. Frontiers in Aging. 2025; DOI: 10.3389/fragi.2025.1638168.
[2] Role of Mesenchymal Stem Cells in Skin Aging and Damage: Insights from Recent Preclinical and Clinical Studies. Current Stem Cell Reports. 2025; DOI: 10.1007/s40778-025-00244-3.
[3] Advances in Longevity: The Intersection of Regenerative Medicine and Cosmetic Dermatology. PMC. 2025; DOI: 10.1007/s40778-025-00244-3 (related PMC article).
[4] Advances in regenerative medicine-based approaches for skin regeneration and rejuvenation. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2025; DOI: 10.3389/fbioe.2025.1527854.
[5] The extracellular matrix fibulin 7 maintains epidermal stem cell heterogeneity by regulating quiescence in aging skin. PMC. 2022 (updated context in 2025 reviews); DOI: 10.1101/2022.02.28.482241.
[6] CD4 expression controls epidermal stem cell balance. Nature. 2025; DOI: 10.1038/s41598-025-87915-7.

 

来源：荣格-《 国际个人护理品生产商情》

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