无血清脂肪条件培养基通过抑制IL-6/STAT3轴延缓干细胞衰老并维持组织稳态

A serum-free adipose-conditioned medium delays stem cell senescence and maintains tissue homeostasis via IL-6/STAT3 axis suppression.

作者信息Jing Li, Longzhu Song, Dongzi Song, Zheren Su, Jianhai Bi, Ran Huo
PMID41316397
发布时间2025-11-28
DOI10.1186/s13287-025-04721-8

实验完整度

高

包含体外细胞模型(氧化应激和复制性衰老)及体内动物模型(D-半乳糖和自然衰老)两个独立证据层级,并有功能验证(增殖、迁移、分化)和机制验证(IL-6/STAT3通路)。

主要模型

人脂肪来源干细胞(ADSCs) 人真皮成纤维细胞(HDFs) D-半乳糖诱导衰老小鼠模型(C57BL/6 J) 自然衰老小鼠模型(16月龄C57BL/6 J)

重点核对

ADSCs在3%或21%氧气条件下培养,分别诱导复制性衰老和氧化应激诱导衰老 SF-ACM处理浓度为25%(v/v) D-半乳糖剂量:100 mg/kg/day,皮下注射 SF-ACM给药方式:腹腔注射,每周一次,100 μL/次 IL-6(10 ng/mL)和LMT-28(30 μM)用于通路验证

摘要

背景:干细胞耗竭和细胞衰老是衰老的两个标志。间充质干细胞(MSCs)作为组织再生的关键参与者,特别容易衰老,这损害了它们的内源性再生能力和在细胞应用中的治疗效果。因此,抑制MSC衰老对于开发有效的再生和抗衰老策略至关重要。方法:我们从体外培养的人脂肪外植体中开发了一种无血清脂肪条件培养基(SF-ACM)。在氧化应激诱导和复制性衰老的人脂肪来源干细胞(ADSCs)模型中评估了其抗衰老作用,评估了增殖、衰老标志物、迁移和三系分化。在衰老的人真皮成纤维细胞(HDFs)中的平行实验检查了增殖、纤维化和衰老特征。在体内,雄性C57BL/6 J小鼠(4或16月龄)接受D-半乳糖诱导和自然衰老的小鼠腹腔注射SF-ACM。分析了皮肤、脂肪组织、肌肉、肾脏和血清中的衰老表型,以及肝脏和肾脏的安全性评估。结果:SF-ACM显著减少了衰老相关标志物,包括p16、p21、p53和SA-β-gal,增强了Lamin B1表达,并改善了ADSCs的增殖、迁移和分化能力。它还降低了HDFs中的衰老和纤维化相关标志物。在衰老小鼠中,SF-ACM改善了皮肤、脂肪组织和骨骼肌中与衰老相关的表型。机制上,这些效应与IL-6/STAT3信号通路的抑制有关。结论:本研究确定了一种新型的无异种成分的、富含旁分泌因子的制剂,可延缓细胞衰老并维持组织稳态。这些发现支持其作为抑制细胞衰老、恢复干细胞功能和改善组织水平衰老的安全有效策略的潜力,为再生医学和抗衰老干预提供了转化前景。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
能否开发一种无血清的脂肪条件培养基(SF-ACM),通过抑制IL-6/STAT3信号通路来延缓间充质干细胞衰老并维持组织稳态?
核心机制
SF-ACM通过下调IL-6表达、抑制STAT3磷酸化,从而抑制IL-6/STAT3信号通路,减少衰老相关表型。
主要证据
在ADSCs的氧化应激和复制性衰老模型中,SF-ACM处理降低了SA-β-gal阳性率、下调p53/p21/p16、上调Lamin B1,并改善增殖、迁移和分化;在体内模型中改善皮肤、脂肪和肌肉衰老表型;转录组分析显示IL6为共同下调的关键基因,外源IL-6可部分逆转其抗衰老效应,而LMT-28(STAT3抑制剂)增强其效应。
研究意义
SF-ACM作为一种无异种成分、易于生产的制剂,可能成为治疗衰老相关和退行性疾病的潜在干预手段,为再生医学提供转化前景。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立衰老模型

建立氧化应激诱导和复制性衰老的ADSCs模型,以模拟不同衰老过程。

将人ADSCs分别在3% O2和21% O2条件下培养,通过传代至P18(3% O2)或P6(21% O2)建立复制性衰老和氧化应激诱导衰老模型,并通过SA-β-gal染色、PDL测定和衰老标志物(p53、p21、p16、Lamin B1)表达验证。

2

评估SF-ACM对衰老表型的影响

评估SF-ACM处理对衰老ADSCs的增殖、迁移、分化和衰老标志物的影响。

在两种衰老ADSC模型中,用25% SF-ACM处理,通过PDL测定、SA-β-gal染色、细胞周期分析、Ki-67免疫荧光、划痕实验、三系分化诱导(成脂、成骨、成软骨)以及Western blot检测衰老标志物和ELISA检测SASP因子。

3

评估SF-ACM对HDFs的作用

验证SF-ACM的抗衰老和抗纤维化作用是否扩展到其他细胞类型(HDFs)。

在衰老HDFs(P6(21%)和P18(3%))中,用25% SF-ACM处理,检测SA-β-gal、PDL、衰老标志物(p53、p21、p16、Lamin B1)以及纤维化标志物(α-SMA、Vimentin)的表达。

4

体内评估SF-ACM的安全性和抗衰老效果

评估SF-ACM在衰老小鼠中的安全性及其对皮肤、脂肪、肌肉等组织衰老表型的改善作用。

使用D-半乳糖诱导的衰老模型(4月龄小鼠)和自然衰老模型(16月龄小鼠),腹腔注射SF-ACM(100 μL/次,每周一次),检测体重、血清BUN/ALT/AST水平,通过H&E、Masson、Sirius Red染色分析皮肤、肌肉、肾脏的组织学变化,并通过免疫荧光/免疫组化检测皮肤Lamin B1、TGF-β1和脂肪p21/p53的表达,ELISA检测血清IL-1β。

5

机制研究:转录组学和IL-6/STAT3通路验证

阐明SF-ACM抗衰老的分子机制,特别是IL-6/STAT3通路的作用。

对两种衰老ADSC模型进行RNA-seq,分析差异表达基因,GO和KEGG富集分析,PPI网络分析;随后通过qPCR、ELISA、Western blot验证IL-6表达和STAT3磷酸化;使用重组IL-6和LMT-28(STAT3抑制剂)进行功能实验,评估对衰老标志物和增殖的影响。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
低糖DMEMGibco, Thermo Fisher ScientificC11885500BT
胎牛血清BasalMediaS660JJ
磷酸盐缓冲液PricellaPB180327
I型胶原酶Sigma-AldrichC0130
D-半乳糖MedChemExpressHY-N0210
重组人IL-6MedChemExpressHY-P7044
LMT-28MedChemExpressHY-102084
BD Stemflow™ 人间充质干细胞分析试剂盒BD Biosciences562245
Cytek Aurora全光谱流式细胞仪Cytek Biosciences--
β-半乳糖苷酶染色试剂盒SolarbioG1580
奥林巴斯CKX41显微镜Olympus--
CCK-8试剂ElabscienceE-CK-A362
MULTISKAN FC酶标仪Thermo Scientific--
PI/RNase染色液SIMUBIOTECHCY001-L
Attune NxT声波聚焦流式细胞仪Thermo Fisher Scientific--
OriCell成脂诱导试剂盒CyagenHUXMD-90041
油红OSigma-Aldrich--
人间充质干细胞成骨分化培养基PricellaPD-007
OriCell成软骨诱导试剂盒CyagenHUXMD-90041
FastPure细胞/组织RNA提取试剂盒V2VazymeRC112-01
SPARKscript II反转录试剂盒SparkJadeAG0304-B
2× SYBR qPCR预混液SparkJadeAH0104-B
LightCycler® 480 II实时荧光定量PCR系统Roche--
PVDF膜Millipore--
QuickBlock™封闭液BeyotimeP0252
p21抗体Cell Signaling Technology2947S
p16抗体Cell Signaling Technology80772S
p53抗体Proteintech10442-1-AP
Lamin B1抗体Proteintech12987-1-AP
p-STAT3抗体AbclonalAP0705
STAT3抗体AbclonalA19566
β-actin抗体AbwaysAB0035
HRP标记的二抗AbclonalAS014
ECL化学发光试剂AbclonalRM02867
ChemiDoc™成像系统Bio-Rad--
IL-6 ELISA试剂盒AbclonalRK00004
IL-8 ELISA试剂盒AbclonalRK00011
IL-1β ELISA试剂盒AbclonalRK00001
小鼠IL-6 ELISA试剂盒AbclonalRK00008
小鼠IL-1β ELISA试剂盒AbclonalRK00006
尿素氮比色试剂盒ElabscienceE-BC-K183-M
丙氨酸氨基转移酶比色试剂盒ElabscienceE-BC-K235-M
天冬氨酸氨基转移酶比色试剂盒ElabscienceE-BC-K236-M
RNA提取试剂VazymeR401-01
NanoDrop分光光度计Thermo Fisher Scientific--
5300生物分析仪Agilent Technologies--
Illumina NovaSeq X Plus测序平台Illumina--
p16抗体(免疫荧光)AbclonalA11651
Ki-67抗体HUABIOHA601053
γ-H2AX抗体Cell Signaling Technology9718T
α-SMA抗体ServicebioGB13044
波形蛋白抗体Proteintech10366-1-AP
DyLight 488标记二抗AbbkineA23220
DAPISolarbioC0065
EVOS M7000显微镜Thermo Fisher--
TGF-β1抗体Cohesion BiosciencesCPA2154
蔡司LSM 900共聚焦显微镜Zeiss--
GD肌肉固定液ServicebioG1111
H&E染色SolarbioG1080,
Masson三色染色SolarbioG1340
天狼星红染色SolarbioG1472
奥林巴斯CX31显微镜Olympus--
p21抗体(免疫组化)ServicebioGB115313
p53抗体(免疫组化)Proteintech10442-1-AP
GraphPad Prism 9.0----
Fiji----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
ADSCs培养氧浓度(3%或21%)、传代次数(P6或P18)
阅读提示:Methods - Isolation of ADSCs and HDFs, and induction of senescence
SF-ACM制备
脂肪外植体培养时间(14天)、培养基(低糖DMEM)、收集频率(每48小时)
阅读提示:Methods - Preparation of ACM and SF-ACM
药物处理
SF-ACM浓度(25% v/v)、处理代数(2代)、IL-6浓度(10 ng/mL)、LMT-28浓度(30 μM)
阅读提示:Methods - Treatment conditions; Figure legends 9 and 10
动物实验
小鼠品系和年龄(C57BL/6 J,4或16月龄)、D-半乳糖剂量(100 mg/kg/day)、SF-ACM给药方式(腹腔注射)和频率(每周一次)
阅读提示:Methods - Animal models; Figure legends 6 and 7
分子检测
RNA-seq差异表达阈值(|log2FC|≥1,FDR<0.05)、Western blot抗体稀释度、ELISA试剂盒型号
阅读提示:Methods - RNA sequencing and bioinformatics analysis; Western blotting; Biochemical and cytokine assays