定期治疗性放血通过促进骨髓功能减轻系统性衰老表型

Periodic Therapeutic Phlebotomy Mitigates Systemic Aging Phenotypes by Promoting Bone Marrow Function.

作者信息Ji-Ru Cai, Jian Zhang, Yue-Xin Ning, Jing Zhang, Tian-Ce Xu, Mei-Chen Liu, Ke-Xin Wang, Hui-Sheng Chen
PMID41622984
发布时间2026-02
DOI10.1111/acel.70400

实验完整度

研究包含D-半乳糖诱导的衰老大鼠和小鼠模型,进行了行为学、组织病理学、分子表达、电生理、流式细胞术等多层级验证,并初步探讨了骨髓微环境机制。

主要模型

D-半乳糖诱导的衰老SD大鼠模型 D-半乳糖诱导的衰老C57BL/6J小鼠模型

重点核对

D-半乳糖注射剂量:150 mg/kg,每日皮下注射,持续8周 治疗性放血方案:每周1次(PTP/1w)或每2周1次(PTP/2w),放血量约为总循环血量的6% 动物品系:SD大鼠(雄性)和C57BL/6J小鼠(雄性和雌性) 行为学测试:Y迷宫、Morris水迷宫、旷场实验、 treadmill、悬尾实验、强迫游泳实验 统计方法:单因素或双因素方差分析,多重比较采用Tukey或Bonferroni事后检验

摘要

衰老是众多慢性疾病的主要风险因素,因此识别安全有效的抗衰老策略是生物医学研究的关键焦点。通过血液交换进行的异时共生表明,年轻和年老血浆之间的交换相互作用可以通过交换血液源性因子发挥抗衰老作用。然而,有限的血浆来源极大地影响了临床转化。在这里,我们证明在D-半乳糖诱导的衰老模型中,定期治疗性放血发挥了显著且全面的抗衰老作用,这反映在与衰老相关的行为缺陷和神经发生的显著改善、循环衰老相关分泌表型水平的显著降低,以及肌肉、骨骼、肝脏、肾脏和神经系统内与衰老相关的结构退化和分子改变的明显缓解。机制上,定期治疗性放血通过功能恢复间充质干细胞和内皮细胞诱导骨髓微环境修复,从而重新建立平衡的造血稳态。这种造血功能的复苏随后驱动外周血组成和功能的系统性改善。总之,我们的工作提供了初步证据,表明定期治疗性放血通过恢复骨髓功能和减轻衰老表型发挥抗衰老作用,随后驱动外周血功能恢复。鉴于其技术简便性和安全性,这种定期治疗性放血策略有望为临床转化铺平道路。

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
定期治疗性放血(PTP)能否通过恢复骨髓功能来减轻系统性衰老表型?
核心机制
定期治疗性放血通过恢复骨髓微环境(包括功能恢复间充质干细胞和内皮细胞),重新建立平衡的造血稳态,进而驱动外周血组成和功能的系统性恢复,从而减轻全身衰老表型。
主要证据
在D-半乳糖诱导的衰老大鼠和小鼠模型中,PTP改善了认知和运动功能,减轻了多个组织器官的衰老相关病理变化,降低了循环和骨髓中的SASP水平,并恢复了骨髓中造血干细胞和祖细胞的平衡状态以及BMSCs的功能。
研究意义
该研究为定期治疗性放血作为一种潜在的临床可转化抗衰老策略提供了初步证据,可能为年龄相关疾病的预防和管理提供新思路。

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

建立衰老模型并实施干预

建立D-半乳糖诱导的衰老模型,并验证定期治疗性放血(PTP)干预的效果。

SD大鼠和C57BL/6J小鼠每日皮下注射D-半乳糖(150 mg/kg)8周建立衰老模型,造模4周后分为PTP/1w(每周放血)和PTP/2w(每2周放血)组,放血量为总循环血量的6%。

2

评估衰老相关行为学表型

检测PTP对衰老相关的认知和运动功能的影响。

通过Y迷宫、Morris水迷宫、旷场实验、跑步机实验、悬尾实验和强迫游泳实验评估大鼠和小鼠的认知功能、运动能力、焦虑和抑郁样行为。

3

评估多组织器官衰老表型

评估PTP对衰老相关组织器官结构和分子改变的影响。

通过SA-β-gal染色、免疫组化、油红O染色、天狼星红染色、HE染色、Masson染色、micro-CT和Western blot等方法检测大鼠和小鼠肝脏、肾脏、骨骼肌、骨骼、主动脉、皮肤、心脏和十二指肠等组织器官的衰老相关变化。

4

评估神经发生与神经元兴奋性

探讨PTP对衰老相关的神经发生和神经元功能的影响。

通过免疫荧光染色检测海马齿状回区域DCX、SOX2、Ki67、ASCL1、IL-6、CDKN2A、CDKN2B和p-γH2A.X的表达,并通过电生理记录小鼠海马脑片的LTP、fEPSP和mEPSC,以及高尔基染色和Sholl分析评估神经元形态。

5

评估外周血和免疫器官功能

评估PTP对衰老相关外周血和免疫器官功能的影响。

通过Luminex多重蛋白分析检测血浆中SASP因子水平,ELISA检测Klotho、Taurine、TGF-β1、TPO水平,生化分析检测MDA、SOD、GSH-PX等,流式细胞术分析外周血、胸腺和脾脏中T细胞和B细胞比例,并检测胸腺和脾脏中SA-β-gal阳性细胞。

6

评估骨髓造血和微环境

探究PTP对骨髓造血功能和微环境的影响。

通过SA-β-gal染色评估骨髓衰老水平,ELISA检测骨髓中TGF-β1和TPO水平,流式细胞术分析骨髓中造血干细胞和祖细胞亚群比例,以及内皮细胞亚群,并通过细胞培养检测BMSCs的增殖、细胞周期、凋亡和衰老标记物表达。

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
D-半乳糖Absinabs816779
Tissue-Tek O.C.T.包埋剂套装Sakura4583
衰老细胞组织学染色试剂盒BeyotimeC0602
Klotho ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R2580c
牛磺酸ELISA试剂盒Absinabs580222
TGF-β1 ELISA试剂盒Multi SciencesEK981
TPO ELISA试剂盒Fine TestER0202
BC-2800 Vet全自动动物血细胞分析仪Mindray--
Chemray-800生化分析仪Rayto--
p-γH2A.X抗体AbclonalAP0687
HMGB1抗体WanleibioWL03023
Ki-67抗体Abcamab15580
Desmin抗体WanleibioWL0174
山羊抗兔IgG(H+L)二抗Thermo Fisher Scientific Inc.31460
DCX抗体RDab207175
SOX-2抗体RDAF2018
Ki67抗体NovusNBP2-22112SS
ACSL1抗体AffinityDF8504
GFAP抗体AffinityDF6040
CDKN2A抗体Santa CruzSc-1661
CDKN2B抗体InvitrogenPA5-49749
IL-6抗体AbclonalA21264
DAF-2DAGlpbio Technology Inc.--
振动切片机VT1200Leica--
Axopatch 700B放大器Molecular Devices--
Pannoramic MIDI II系统3DHISTECH--
全细胞裂解检测试剂盒WanleibioWLA019
BCA蛋白定量试剂盒WanleibioWLA004
SDS-PAGE凝胶WanleibioWLA013
p53抗体WanleibioWL01919
p27抗体WanleibioWL04174
p21抗体WanleibioWL0362
p16抗体WanleibioWL01418
p-tau抗体AbclonalAP1096
tau-5抗体AffinityAF6141
NEFL抗体Proteintech12998-1-AP
SIRT2抗体Proteintech19655-1-AP
GH1抗体Proteintech55243-1-AP
IGF抗体AbclonalA11985
β-actin抗体WanleibioWL01372
DMEM培养基ServicebioG4510
胎牛血清TIANHANG11011-8611
细胞周期检测试剂盒WanleibioWLA010a
Annexin V-PI凋亡检测试剂盒IWanleibioWLA001a
TRIzol试剂BioTekeRP1001
BeyoRT II M-MLV反转录试剂盒BeyotimeD7160L
Skyscan 1276系统Bruker--

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
动物模型建立
D-半乳糖注射剂量为150 mg/kg,每日皮下注射,持续8周;对照组注射等量生理盐水。
阅读提示:Material and Methods 4.1 Animals and Drug Treatments
定期治疗性放血
放血量约为总循环血量的6%,频率为每周1次或每2周1次;大鼠和小鼠总循环血量分别约为64 mL/kg和72 mL/kg。
阅读提示:Material and Methods 4.2 Periodic Therapeutic Phlebotomy and Blood Sample Collection
行为学评估
Y迷宫、Morris水迷宫、旷场实验、跑步机实验等行为学测试的具体参数和条件。
阅读提示:Material and Methods 4.4-4.12
组织衰老检测
SA-β-gal染色、免疫组化等检测的组织来源、切片厚度、抗体使用及定量方法。
阅读提示:Material and Methods 4.13, 4.14, 4.18, 4.19
骨髓分析
流式细胞术分析骨髓造血干细胞和祖细胞亚群的抗体组合和门控策略。
阅读提示:Material and Methods 4.23 Flow Cytometry of Hematopoietic Cells and Niche Cells
电生理记录
海马脑片制备条件、ACSF成分、LTP诱导协议、mEPSC记录条件等。
阅读提示:Material and Methods 4.21 Electrophysiology