首医破解何首乌"不老神药"奥秘，AMPK/Tet2双重机制焕新造血干细胞青春！

人体内部存在一类具备特定功能的多能前体细胞，即造血干细胞（HSCs），这些细胞具备自我更新的能力，能够增殖并分化为骨髓和淋巴祖细胞，从而维持血液血统和人体免疫系统的平衡生产。然而，随着人体的自然老化，造血干细胞逐渐失去其维持造血系统稳定运作的能力，导致淋巴细胞生成减弱。尽管如此，通过造血干细胞移植的方式，我们仍有可能恢复骨髓的分化模式以及再生能力。

TSG是中药何首乌的天然衍生物，展现出了多种显著的有益特性。其中包括出色的抗氧化性能、抗炎作用、对抗高脂血症的能力、神经保护功效以及抗衰老效果。这些特性使得TSG在医药和保健领域具有广泛的应用前景。

日前，《Journal of Advanced Research》杂志上发表了一篇名为“Tetrahydroxy stilbene glucoside rejuvenates aging hematopoietic stem cells with predilection for lymphoid differentiation via AMPK and Tet2”的论文，该文章深入探讨了HSC衰老对人类健康的重大挑战，并详细研究了通过特定医学干预（包括药物治疗）来恢复衰老HSC活力的可能性及前景。

图1 论文首页

TSG在恢复衰老的造血干细胞方面显示出了强大的潜力，而无显著副作用

在评估TSG对恢复衰老状态下造血干细胞潜力的研究中，研究针对自然衰老的小鼠队列进行了为期60天的TSG或其载体的给药处理，并随后对骨髓中造血系统的稳态进行了细致评估。结果显示，经TSG处理后，衰老小鼠的淋巴祖细胞、B细胞及其前体数量均呈现显著增长，而对T细胞和髓细胞的影响则相对有限（图2a-c）。

此外，TSG还显著增强了T细胞亚型的总数，并优化了外周血中B细胞与骨髓细胞的比率（图2d）。尽管在自然衰老小鼠中，长期和短期造血干细胞、常见髓系祖细胞等有一定程度的增加，但TSG处理并未导致这些指标的显著变化（图2e）。重要的是，TSG的治疗过程中未观察到明显的不良反应，这进一步证明了其在有效恢复衰老造血干细胞淋巴生成能力方面的潜力。

图2 TSG对自然衰老小鼠造血干细胞关键特性的影响

TSG可以增强衰老的造血干细胞的再生潜能

鉴于老化的造血干细胞表现出显著减少的再生潜能，该研究进而探究了TSG在提升衰老小鼠造血干细胞再生能力方面的潜在作用（图3a）。通过竞争性骨髓移植实验，研究观察到，相较于未处理的衰老小鼠，TSG处理的衰老小鼠的lt-hsc在受体小鼠中展现出了更高的再生潜力，这一水平接近年轻小鼠（图3b-c）。

此外，CLP移植实验也进一步证实，TSG处理的衰老小鼠的CLPs在受体小鼠中贡献了更高的比例（图3d）。这些实验数据不仅揭示了TSG在促进衰老HSC淋巴生成潜力方面的作用，还显著增强了其再生能力，为治疗与年龄相关的造血功能衰退提供了新的研究方向和策略（图3e-f）。

图3 TSG对自然衰老小鼠造血干细胞再生潜能的影响

TSG诱导了显著的转录变化，并促进了静止信号

在深入探讨衰老造血干细胞与特定表观遗传变化的关联性时，研究观察到在衰老进程中，转录输出的变动显著抑制了部分淋巴生成基因的表达。因此，为评估TSG对衰老造血干细胞表观遗传谱的影响，研究针对年轻小鼠、对照衰老小鼠及TSG处理的衰老小鼠的LT-HSCs进行了详尽的表观遗传修饰分析。结果表明，相较于未经处理的衰老小鼠，TSG处理的衰老小鼠的造血干细胞转录组呈现出与“年轻”造血干细胞相类似的特性（图4a）。

同时，研究对36个在淋巴细胞谱系中发挥关键作用的基因进行了GSEA及热图分析，结果揭示淋巴细胞相关基因在TSG处理的衰老小鼠中显著富集，这与年轻小鼠中的高富集模式相类似（图4b，c）。定量RT-PCR数据进一步显示，TSG显著提升了与淋巴细胞分化相关的转录因子mRNA水平，而对髓细胞分化相关因子的影响则较为有限（图4d）。尤为重要的是，TSG处理降低了氧化磷酸化基因的表达，同时增强了静止相关基因的表达，这强烈表明TSG能逆转衰老HSC的转录组状态，促进其年轻化（图4e-f）。

此外，TSG处理改善了衰老HSC的代谢状态，具体表现为氧消耗率和ATP利用的降低，G0期细胞比例的增加，G1期细胞比例的减少，以及AMPK通路的激活（图4j-k）。综上所述，TSG可通过抑制衰老HSC的代谢和激活AMPK通路，促进其向静止状态转变的结论。

图4 与HSC衰老相关的转录组和代谢状态分析

TSG对衰老的造血干细胞的恢复作用依赖于AMPK通路

研究专注于利用特异性AMPK抑制剂化合物C（简称Com C）来抑制AMPK的激活，并深入探讨TSG对小鼠HSC细胞衰老的影响。结果显示，Com C显著削弱了TSG在保护衰老小鼠骨髓中CLP和B细胞数量方面的作用（图5a-c）。而另一方面，AICAR展现出类似TSG的恢复效果，即通过治疗可提升骨髓B和pre-B细胞的总数，并纠正自然衰老小鼠外周血中B细胞不平衡的增加及骨髓细胞百分比减少的现象（图5d-e）。

竞争性移植实验显示，TSG与Com C的共处理降低了外周血中供体嵌合度以及骨髓中供体来源的造血干细胞和祖细胞（HPSCs）的百分比（图5f），然而，这一处理对脾脏和胸腺的细胞组成并无显著影响（图5j-i）。这些发现有力支持了TSG主要通过激活AMPK来增强HSC的功能和淋巴细胞的分化，进而对抗HSC衰老的结论。

图5 TSG通过激活AMPK改善自然衰老小鼠的HSC淋巴细胞分化和再生潜在缺陷

结论

TSG在恢复小鼠衰老造血干细胞方面的显著疗效，为加速该化合物及其中药成分的临床转化提供了直接且有力的科学依据。这一发现可能对相关领域的临床治疗产生深远影响。

参考文献：

Gao D, Yi WW, Liu B, Zhang CE, Yang CC, Zeng L, Li L, Luo G, Zhang L, Ju ZY, Wang JB. Tetrahydroxy stilbene glucoside rejuvenates aging hematopoietic stem cells with predilection for lymphoid differentiation via AMPK and Tet2. J Adv Res. 2024 May 3:S2090-1232(24)00170-X. doi: 10.1016/j.jare.2024.04.027