返老还童-
                                                   干细胞的革命性进展 
                                          Dr. Daniel Schmid, Dr. Cornelia Schürch, Dr. Fred Zülli   
                                          Mibelle Biochemistry, Switzerland   
                                          August 2008  
                                                                  摘要

 
对比胚胎干细胞，成人干细胞一直维系于人体当中，乃是必不可少的修复组织。少数的表皮基底层干
细胞分化成所有的角质形成细胞，再而分化成角质层并且每四个星期更新一次。至于老化皮肤，表皮干细
胞活性较弱且数目较少，从而导致皱纹的形成和表皮更新周期的延长。同样地，植物也有干细胞，它分离
后，便可以培养在液体介质中。据发现，苹果干细胞可以刺激人类血液干细胞的扩散、增加皮肤纤维细胞
的寿命和孤立毛囊。经过 4周 20例临床试验，发现这支新原料成分对于减少皱纹具有显著效果。
什么是干细胞？
干细胞是未分化的细胞，能分化成特定功能的细胞。因此，干细胞在再生医学方面具有很大的应用潜
力。再生疗法采用刺激周围的组织蛋白以调控愈合的开关，这也许在将来应用于治疗基因的病变，诸如帕
金森，阿尔茨海默氏症或糖尿病等。再生医学将会最终延长健康寿命。干细胞研究作为一个热门话题，已
经应用于化妆品中。 Amatokin 的 Voss 实验室的面部护理产品线就宣称要激发皮肤中的干细胞。迪奥的
Capture R60/80 XP系列抗皱产品，其作用机制就是基于保护干细胞的生命力。 
那么，到底什么是干细胞？其确定原则包括： （I）通过自我更新充实自身的能力和（II）产生分化细
胞的能力。动物及人体中有两类干细胞：胚胎干细胞和成人干细胞。胚胎干细胞是未分化的，从而能够分
化成身体中所有类型的细胞。成人干细胞则主要是维持、修复组织，它们更受限制，并且通常只能够特定
分化成不同类型的细胞组织。但也存在着具有多分化潜能的成人干细胞。它们是最新研究进展的焦点所在，
因为成人干细胞没有相关的道德问题关注。
每一个细胞，无论是干细胞或分化细胞，都具有相同的 DNA  ，即相同的基因。那么，到底是什么使
得一个干细胞是干细胞？其特点依赖于微观环境的信号，如从邻近的细胞，形成一种利基。但主要是细胞
内的信号控制它们的命运，这些信号被称为后生信号。简单来说，DNA 或周围的蛋白调节控制基因的开或
关。

 皮肤中干细胞的作用
事实上，皮肤是人体内最大的器官，其表
面覆盖的是表皮和分层上皮细胞。表皮包括内
卵泡表皮、毛囊和皮脂腺。因为表皮的终端分
化细胞是从皮肤分化而来的，这就一定有一个
持续运送新分化细胞的系统。这表明了皮肤中
干细胞的重要性。（图 1） 。
见图 1，干细胞定期迁移到表皮内卵泡
（见粉红色虚线）中的毛囊，皮脂腺和基底层，
生成分化前的毛发细胞或表皮层细胞（见绿色
虚线）。

基底层表皮含有两种不同类型的细胞种
群（图 2） ：慢分化的表皮干细胞及其后代快
速分化细胞，不断供应新细胞以取代那些剥
离失去的老化细胞。经过一定量的分化后，
它们从基底膜分离，并开始其分化进程，最
终形成角质层细胞。最新研究表明，干细胞
可能包括 2-7％的基底层细胞。事实上，表
皮干细胞的自我更新缓慢是很重要的，因为
它们分化至一定程度后死亡，而每一次的分
化都承担着致命的 DNA 突变风险。迄今，
失去干细胞是比失去分化细胞更不利。譬如
头发变灰就表明一个事实：毛囊中黑素细胞
的干细胞已经死亡。

植物干细胞及其培养繁殖
植物干细胞分两个种群，枝条顶端分生组织和根顶端分生组织，从而形成了完整的植物体。类似于哺
乳动物干细胞，植物干细胞的维持也是取决于微观环境的信号和类似的后生控制。不同的是，成年植物含
有全能干细胞，具备可以重新生长成为完整植株的潜力。植物组织培养技术是基于植物干细胞的繁殖，通
过组织或单细胞培育获得完整的植物。当植物不育和独立于季节和其他环境制约等标准化条件的情况下，
就可以应用此方法进行植物培育生长。
植物组织培养几乎适用于所有的植物组织。从植物中得到的用来培养的组织材料，称之为前植株。类
似于创伤反应，新细胞在前植株的切剖面开始形成。这些细胞慢慢分化，形成无色的细胞团，即所谓的愈
伤组织。这些细胞分化成的细胞，缺乏正常植物细胞特性。在茎尖部分愈伤组织细胞就类似于干细胞。在
液体培养介质中，大量生产愈伤组织可以培养成为单独的细胞或小细胞群。
苹果干细胞的新品种及其优良的存储特性
新鲜苹果是美丽皮肤的一种象征。苹果具有良
好的存储特性，可以保鲜超过一个月。这些苹果一
定具有特别长寿的组织干细胞。我们可以从这些干
细胞得到什么呢？将其应用于人体皮肤中会有什么
影响呢？但在商业上流通的苹果经过密集栽培，具
有令人愉快的甜甜的味道，但不适宜长期储存。很
久以前，良好的存储特性是品种选择的一个重要因
素。在较少集约化农业的地区，一些古老品种作为
孤立的树木幸存下来。该Uttwiler Spätlauber苹果树
就是因为其良好的存储特性而幸存下来的一个苹果品种。 （图3）

该 Spätlauber 品种来自种植于 18 中世纪的植株。目前在瑞士某些地区仍有一些 Uttwiler Spätlauber
树幸存，其中某棵苹果树的苹果被用来获取组织前植株，以进行植物细胞培养。Uttwiler Spätlauber干细
胞在生物反应器中的液体培养已获得成功。提取这些细胞进行一系列的测试，研究其在皮肤和头发中的抗
衰老的功效。

  原料和方法
    植物细胞培养
 Uttwiler Spätlauber品种的苹果被选择作为合适的植物原材料，再根据标准方法进行愈伤组织的诱导和分栽培。
在适当的液体介质中，根据标准程序进行分化细胞团的培养，其中包括悬浮液中的 homogenisation细
胞和追踪性的细胞。10％以上较大的完全生长细胞培养悬浮液被用作接种。生产的生物量置于50-100L的
一个特殊生物反应系统（Wave-生物技术公司， Tagel swangen,， 瑞士） 。 培养设置为 25℃和通气率 0.1vvm  。
生物质生产通过分析总糖浓度、电导率、pH 值和光密度等进行监控。生产二次代谢产物紧接着进行的是
高效液相色谱法和紫外/可见分析。

利用高压 homogenisation 方法溶解植物细胞，得到 Uttwiler Spätlauber 干细胞提取液。
 制备PhytoCellTec™ Malus Domestica 苹果干细胞  ，提取物包覆于卵磷脂脂质体中。PhytoCellTec™ Malus
Domestica苹果干细胞的组成如下：苹果干细胞萃取液，黄原胶，甘油，卵磷脂，苯氧乙醇和水。

结论与讨论

 人体干细胞的保护

 脐带血液的干细胞代表人类干细胞道德上的正确来源。在二项不同研究中测试了Uttwiler Spätlauber
干细胞萃取物于脐带血液干细胞的细胞可行性。首先，分析了该萃取物对人类干细胞的细胞增殖活性的影
响。发现了明显的浓度依赖性作用(图 4)。在只有 0.1%时，萃取物刺激了 80%的细胞增殖。在第二个实验，
干细胞通过了紫外光的辐照区域。
生长介质中培养的细胞当中几乎占 50％死亡，而在细胞培养中存在着萃取物 Uttwiler Spätlauber则只
需承受较小的损失（图 5）。

纤维组织母细胞逆向衰老的标志

     衰老是一个自然过程，大约经过50次分裂以后细胞停止接受进一步分裂的能力。 但是衰老也可能发
生在早期的细胞生活中，例如发生损伤反应时的脱氧核糖核酸。当碰撞到干细胞时而发生过早的衰老是非
常有害的，因为它们是组织再生是不可缺少的。  最近为研究过早衰老，根据纤维组织母细胞，一个由细
  胞组成的模型建立了。用 H2O2 处理两小时后，细胞显示典型的衰老迹象。 这个模型用于证明 Uttwiler
Spätlauber干细胞萃取物的抗衰老作用。 在 H2O2处理后，纤维组织母细胞与 2%萃取物共存活了 144 个
小时。 然后用基因表达分析了包括150 根探针的 cDNA 列阵系统，发现细胞生长、信号、衰老和老化有
关。用 H2O2处理后，基因表达与保留在培养基的细胞比较。   
 在控制栽培方面，在 H2O2 处理(表 1)后一些基因对细胞生长调节细胞扩散和刺激很重要。无害化的
Uttwiler Spätlauber干细胞萃取物的出现创新了章程甚至产生了一个章程。此萃取物可有效地刺激重要抗
氧化酵素，如血红素 oxigenase 1，如图表显示对照物没有却没有此功效。

孤立毛囊的衰老迟延
头发毛囊在小手术后留下的皮肤片段的显
微解剖中可以发现，  仅在生长阶段可以发现毛
囊。  毛囊是代表表皮和黑素细胞干细胞与被区
分细胞的一个自然共同培养模型的微型器官。
毛囊是头发的生长媒介，生长周期大约为１４
天。   然后毛囊细胞逐渐变衰老或接受细胞凋亡。 
由于缺乏血液循环，孤立毛囊不可能存活和更长
时间生长。  但是孤立毛囊经测试模型筛选激活
后可能会延迟坏死过程。 添加 0.2%  的瑞士干
细胞萃取物后发现可以明显地延缓衰老和细胞
凋亡导致的坏死。 图 6 表示，毛囊在 Uttwiler
Spätlauber 干细胞萃取物的培养中时间延长到
18天，而空白实验中毛囊在 14天后就开始收缩。

在Crow的脚区域的抗皱效果  

PhytoCellTec Malus Domestica祛皱纹的效果在
一次 20 例 4 个星期的临床试验中得到证实。 用含
２％的 PhytoCellTec Malus Domestica膏霜，每日两
次涂在 crow的脚区域。分别在 2个和 4个星期后用
PRIMOS 系统分析其皱纹深度。对开始前和使用后
的 Crow的脚区域的数码照片进行了研究。发现使用
含２％的PhytoCellTec Malus Domestica膏霜在2个
和 4 个星期后，皱纹的深度分别明显减少了 8%和
15%   效果由以下 3D图片表示。如表 7所示。

结论:
干细胞是皮肤中最重要的细胞。它们是表皮连续再生，头发和头发颜料形成的来源。再生能力降低和
干细胞过早衰老或细胞凋亡是组织老化的主要起因。此文章的结论显示出瑞士频临绝种的苹果干细胞萃取
物无疑地影响再生能力和人体干细胞对抗衰老和细胞凋亡。  那么植物干细胞萃取物的出现标志着促进皮
肤和头发的再生并且延迟皮肤老化成为可能，其确切的作用机制还不知道。但是瑞士频临绝种的苹果，已
知可以保鲜存放的时间很长，也许有特别后成因素的干细胞，  也许正是这些后成因素有对人的干细胞的
正面作用。
References 
  (1) Barthel R. & Aberdam D. (2005) Epidermal stem cells. Journal of European
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  (3) Byrne M.E., Kidner C.A. & Martienssen R.A. (2003) Plant stem cells: divergent
pathways and common themes in shoots and roots. Current Opinion in Genetics &
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