再生,抗衰,还能抗癌?鹿茸科研故事里藏了多少惊喜?
发布时间:2025-09-30
“生精补髓,养血益阳,强筋健骨。”——翻开《本草纲目》,鹿茸早已被奉为“滋补上品”,是帝王贵族延年益寿、强身健体的秘藏珍宝。古人虽不懂分子生物学,却凭直觉捕捉到了鹿茸中蕴藏的生命力。
随着基因测序、时空组学和再生医学的飞速发展,我们早已不再满足于“吃啥补啥”的认知,而是深入鹿茸的细胞与分子世界,追问一个更震撼的问题:为什么只有鹿茸,能在哺乳动物中实现如此完整、可重复的器官再生?它体内究竟藏着怎样的“青春密码”和“再生引擎”?
鹿茸再生奥秘解析,母鹿都能生茸了!
1.1 大规模反刍动物基因组测序揭示了它们的进化和独特性状(Science,2019)
华大集团联合合作方在Science发表该研究。本研究对44种反刍动物进行基因组从头组装,结合7个已发表基因组,构建高精度系统发育树,为解析鹿茸再生遗传机制提供框架。同时,通过群体动态分析发现多数反刍动物在10万 - 5万年前种群衰退,与人类活动扩张时间吻合。还揭示了与多室胃、头角、体型、奔跑能力和牙齿等特征相关的基因组变化,为后续探究鹿茸再生相关基因及抗衰机制提供了基因组层面的参考框架,比如反刍动物特有的基因调控元件可能与鹿茸再生的细胞增殖、分化调控存在关联[1]。
1.2 成纤维细胞炎症预激活决定皮肤再生与疤痕形成(Cell,2022)
本篇文章通过构建驯鹿皮肤再生与疤痕形成的对比模型,揭示了成纤维细胞的炎症预激活状态是决定修复结局的关键因素。来自卡尔加里大学Jeff Biernaskie团队的研究发现,鹿茸皮肤中的成纤维细胞具有类似人类胎儿成纤维细胞的再生特性,能够抑制炎症反应并促进毛囊新生和基质结构恢复;而背部皮肤成纤维细胞则高表达炎症因子,招募并促进髓系细胞成熟,导致纤维化疤痕形成。通过异位移植和药物干预实验,研究进一步证实阻断成纤维细胞与免疫细胞间的促炎信号(如CSF1/CXCL12)可显著增强皮肤再生能力。该研究为理解哺乳动物皮肤再生机制提供了重要见解,并提出了针对成纤维细胞-免疫互作的治疗策略以抑制疤痕形成[2]。
1.3 单细胞转录组揭示鹿茸完全再生核心细胞群及RXFP2轴调控机制(Cell Regeneration,2022)
2022年,华大细胞科研团队和长科鹿茸所使用单细胞测序技术,首次在单细胞水平揭示了鹿茸再生过程。本篇文章通过单细胞RNA测序技术系统解析了鹿茸生成与完全再生过程中的动态变化与调控机制。研究在鹿茸谱系组织中鉴定出8种主要细胞类型,包括THY1⁺细胞、祖细胞和骨软骨母细胞等核心群体,尤其是鉴定出THY1⁺细胞中可能共同调控再生过程的细胞亚群。此外,研究还揭示了RXFP2信号轴在鹿茸生成起始阶段与再生过程中的调控差异,为哺乳动物器官再生提供了重要的细胞与分子基础[3]。
1.4 在鹿角中发现具有强大再生潜力的干细胞群(Science. 2023)
本篇文章由西北工业大学邱强教授/王文教授、长春鹿茸所李春义教授等合作完成,通过时空组学构建鹿茸再生时空单细胞图谱,揭示其再生机制。鹿茸再生始于PRRX1⁺间充质细胞,后者分化形成“鹿茸芽基祖细胞”——调控再生的核心细胞,体内外均具强自我更新能力,可定向分化为骨软骨谱系细胞。 跨物种对比发现,鹿茸芽基祖细胞在多种哺乳动物芽基中存在,小鼠再生性指端有类似细胞,非再生性指端无,提示其或为哺乳动物附肢再生的保守关键细胞。鹿茸芽基祖细胞以CX43和FGFR2为表面标志物,CX43⁺FGFR2⁺细胞修复兔股骨髁缺损时,骨形成能力显著优于骨髓基质细胞,显现在骨软骨再生医学中的潜力。此外,鹿茸生长中心快速生长阶段呈空间结构化细胞与基因表达模式,且高表达血管生成相关基因形成高度血管化软骨,满足快速生长代谢需求,为理解哺乳动物器官再生提供新视角[4]。
1.5 鹿角再生对哺乳动物断肢再生的启示(Cell Regeneration,2023)
长春鹿茸所李春义教授阐述了鹿角作为哺乳动物中唯一能够完全、重复再生的器官,其再生机制与低等脊椎动物(如蝾螈肢体再生)存在本质差异。研究发现,鹿角再生依赖于角柄骨膜细胞的增殖与分化,而非去分化过程,且不依赖于神经支配、机械负荷或伤口表皮。文章进一步比较了鹿角再生与小鼠指尖再生、肢体残端愈合和骨折修复的异同,指出鹿角再生与残端愈合初期形成的“环状软骨痂”具有相似性,但鹿角的环状软骨痂能与包裹皮肤密切互作,进而形成再生芽基,而哺乳动物肢体残端的环状软骨痂因缺乏互作伴侣而逐渐退化。作者通过手术干预在大鼠肢体残端成功诱导部分再生,验证了“互作伴侣”假说,并提出人类肢体再生更可能通过类似鹿角的干细胞驱动机制实现,而非依赖于去分化的低等脊椎动物模式[5]。
1.6 巨噬细胞在鹿角再生中的关键作用(PNAS,2025)
鹿茸提取物-再生,抗衰,抗肿瘤?
科学家除了用现代科技破解鹿茸再生的秘密,还用实验发现鹿茸提取物有超多神奇的妙用!如:
2.1 鹿茸干细胞条件培养基促进大鼠再生性伤口愈合(Stem Cell Research & Therapy,2019)
长春鹿茸所李春义教授团队、吉林大学王一鸣教授团队合作完成。研究发现鹿茸干细胞条件培养基在促进皮肤伤口再生愈合方面的应用潜力。实验表明,鹿茸干细胞条件培养基可显著促进HUVEC和NIH-3T3细胞增殖,用鹿茸干细胞条件培养基处理大鼠皮肤伤口后,能显著加速愈合过程。其作用机制通过其分泌的多种生长因子和细胞因子来调节伤口微环境。鹿茸干细胞条件培养基能有效增强肉芽组织形成、促进血管新生、优化胶原蛋白沉积与重塑,并减轻炎症反应。这些效应共同导向了更快速、更高质量的再生性愈合,减少了疤痕形成。该发现表明鹿茸干细胞分泌组具有强大的再生激活能力,为开发无细胞的、基于分泌蛋白的新型抗衰与再生医学策略提供了重要依据[7]。
2.2 鹿茸干细胞是一种新型细胞,能够维持哺乳动物器官鹿茸的完全再生(Cell Death & Disease,2019)
长春鹿茸所李春义教授对鹿茸干细胞进行全面分子表征,研究分离鉴定了三种鹿茸干细胞(鹿茸原基骨膜细胞、柄骨膜细胞、储备间充质细胞),发现它们均表达经典间充质干细胞标志物(CD73、CD90、CD105等),部分表达胚胎干细胞相关标志物(如Nestin、c - Myc、Tert),但未检测到Oct4、Nanog、Sox2的表达,故将其定义为具有部分胚胎干细胞特性的特殊间充质干细胞。发现RXFP2基因可作为ASCs特异性标志物。体内嵌合实验显示,鹿茸干细胞能参与鹿胚胎发育,形成具有雌雄基因型的嵌合体胎儿。这些特性解释了鹿茸干细胞在鹿茸年度完全再生中为何能持续维持自我更新与多向分化能力,为进一步研究其在组织再生、抗衰中的应用提供了分子和细胞层面的依据[8]。
2.3 鹿角干细胞作为减少肝纤维化的新型干细胞来源(Cell and Tissue Research,2020)
本篇文章由吉林大学王一鸣教授完成。该文章探究鹿茸干细胞对于抗肝纤维化的效果。研究发现,移植鹿茸干细胞能显著改善实验性肝纤维化模型大鼠的肝功能,并有效减少胶原沉积、脂肪变性、纤维化疤痕组织。其作用机制可能涉及鹿茸干细胞的直接分化参与修复,以及更重要的旁分泌作用:分泌多种具有抗炎、抗纤维化和促血管生成活性的因子,调节肝脏微环境,抑制肝星状细胞的活化,从而逆转纤维化进程。这项研究表明鹿茸干细胞作为一种新型干细胞来源,在治疗与衰老相关的纤维化疾病和组织退化方面拥有巨大的临床应用前景[9]。
2.4 移植鹿角干细胞刺激了大鼠放射性皮肤伤口的再生修复(Cell Transplant,2020)
长春鹿茸所李春义教授团队、吉林大学王一鸣教授团队合作完成。本篇文章针对临床上难治的放射性皮肤损伤,评估了移植鹿茸干细胞的治疗效果。结果表明,移植鹿茸干细胞能显著促进放射性伤口的愈合,延迟辐射皮肤损伤发生、缩短愈合时间,且瘢痕极轻微。机制上,鹿茸干细胞可上调VEGF、FGF2等促修复基因,下调Col1A2、TGF - β1促纤维化与炎症相关基因,同时通过直接归巢到创面真皮层参与修复。移植鹿茸干细胞的这些能力与其在鹿茸再生中高效调控细胞增殖、血管生成、组织重构的机制一致。该发现表明移植鹿茸干细胞在抗衰领域具有巨大应用潜力,为临床设计更有效的放射性伤口细胞疗法提供了依据[10]。
2.5 鹿茸干细胞外泌体缓解间充质干细胞衰老并缓解OA表型(Protein & Cell, 2021)
首都医科大学王思教授和中科院曲静教授等团队合作完成。本篇文章发现鹿茸干细胞来源的外泌体能够有效延缓人间充质干细胞的衰老,并缓解骨关节炎模型中的软骨退化。研究显示,鹿茸干细胞外泌体可提升衰老人间充质干细胞的增殖能力、降低衰老相关β-半乳糖苷酶活性,并减少P16、P21等衰老标志蛋白的表达。机制上,外泌体通过促进细胞分裂、DNA修复相关基因表达,并抑制炎症反应和细胞死亡通路,发挥抗衰老作用。在骨关节炎小鼠模型中,关节内注射鹿茸干细胞外泌体可显著改善抓力、骨密度及软骨结构,并调控多个与组织再生和免疫调节相关的基因表达。该研究表明鹿茸干细胞外泌体具有显著的抗衰老和软骨保护潜力,为开发基于外泌体的无细胞治疗策略提供了新思路[11]。
2.6 酶解鹿茸肽通过抑制TGF-β信号通路减少伤口疤痕形成(Frontiers in Medicine, 2021)
长春鹿茸所李春义教授团队研究发现,酶解鹿茸肽可显著加速全层皮肤伤口愈合速度,改善愈合质量,表现为促进血管生成、增加皮肤附属器(毛囊和皮脂腺)数量,并促使胶原纤维呈篮网状排列。分子机制上,酶解鹿茸肽下调促瘢痕基因(Col1a2、TGF-β1)表达,上调抗瘢痕基因(Col3a1、TGF-β3),并抑制TGF-β信号通路关键分子(Smad2、p-Smad2、α-SMA和胶原蛋白I)的表达,从而有效抑制成纤维细胞向肌成纤维细胞的转分化。该研究提示酶解鹿茸肽具有通过调控TGF-β通路实现无瘢痕愈合的潜力,为临床治疗提供了新策略[12]。
2.7 跨物种代谢组学分析确定尿苷是一种有效的再生促进因子(Cell Discov,2022)
中科院刘光慧教授团队与中科院曲静教授等团队合作完成。本篇研究聚焦“再生能力随进化与年龄衰退”核心问题,以高再生能力的鹿茸干细胞、美西螈肢体芽基为研究模型,结合灵长类年轻/年老组织、人类年轻/衰老干细胞等对照,通过代谢组与转录组联合分析,探索保守的再生相关代谢机制。研究发现,活跃的嘧啶代谢与脂肪酸代谢是高再生能力物种/组织的共有特征,其中嘧啶核苷——尿苷在鹿茸干细胞、美西螈芽基及灵长类年轻组织中显著富集。验证表明,尿苷可体外逆转人类衰老干细胞表型,提升其增殖与软骨分化能力;体内能促进骨软骨、肌肉等组织修复,还可改善老年小鼠运动耐力。机制上,PPAR-RXR复合物可能是代谢调控枢纽,尿苷还通过抑制炎症、重塑代谢助力再生,为鹿茸再生机制研究及抗衰、骨软骨损伤修复提供新方向[13]。
2.8 鹿角干细胞来源的外泌体通过抑制成纤维细胞到肌成纤维细胞的转化促进再生伤口愈合(J Biol Eng. 2023)
长春鹿茸所李春义教授团队完成。本篇研究聚焦具强再生能力的鹿茸干细胞及其外泌体在肺纤维化治疗中的作用,肺纤维化以I型胶原为主的细胞外基质过度沉积为特征,现有疗法效果有限。研究发现,静脉注射鹿茸干细胞可将博来霉素诱导肺纤维化小鼠的存活率从35%提升至57%,显著减少肺纤维化、胶原沉积及肌成纤维细胞分化,效果优于脂肪干细胞;且鹿茸干细胞外泌体与鹿茸干细胞疗效相近,证实鹿茸干细胞主要通过旁分泌机制发挥作用。机制上,鹿茸干细胞外泌体并非抑制M2巨噬细胞极化,而是通过高富集的let-7b和let-7a miRNA,靶向抑制成纤维细胞中CCL7的表达,减少循环单核巨噬细胞向肺损伤部位募集(CD11b⁺细胞减少,驻留巨噬细胞F4/80⁺无变化),进而降低促纤维化M2巨噬细胞数量。该研究凸显鹿茸干细胞再生特性在抗纤维化中的价值,为肺纤维化提供安全的无细胞治疗新方向,也拓展了鹿茸干细胞再生机制的应用场景[14]。
2.9 鹿角干细胞外泌体通过抑制小鼠单核细胞巨噬细胞的募集而不是 M2 巨噬细胞的极化来缓解肺纤维化(Cell Death Discov.2023)
长春鹿茸所李春义教授团队完成。本篇研究聚焦具强再生特性的鹿茸干细胞及其外泌体,探究其在伤口愈合中的作用——哺乳动物伤口愈合常以瘢痕收场,而鹿角柄大伤口可无疤愈合,关键在于鹿茸干细胞的旁分泌调控。 研究以大鼠全层皮肤伤口为模型,局部注射鹿茸干细胞外泌体,对比鹿茸干细胞、骨髓间充质干细胞外泌体及对照。结果显示,鹿茸干细胞外泌体显著加速愈合(术后16天基本闭合,对照需20天),促进毛囊、皮脂腺等皮肤附属器再生,还能改善胶原结构(形成正常篮状排列,提升胶原III/I比例),效果优于骨髓间充质干细胞外泌体,与鹿茸干细胞相当。机制上,鹿茸干细胞外泌体通过下调TGF-β1信号,在体内外均有效抑制成纤维细胞向肌成纤维细胞转化,其高丰度的let-7b、let-7a等miRNA或为关键调控因子。该研究为临床无疤愈合提供无细胞疗法新方向,也进一步印证鹿茸干细胞再生特性的应用价值[15]。
2.10 基于工程化鹿茸干细胞外泌体的免疫检查点抑制剂抗肿瘤增效策略(Chemical Engineering Journal,2024)
中国农科院彭英华教授完成。本篇文章开发了一种工程化的鹿茸干细胞来源的外泌体系统,通过表面修饰M2巨噬细胞靶向肽并封装TLR3激动剂poly(I:C),构建了M2Pep-Exo(pIC)纳米平台,用于增强肿瘤免疫治疗效果。研究发现,该系统能够有效靶向肿瘤微环境中的M2型肿瘤相关巨噬细胞,促进其向M1型复极化,并诱导树突状细胞成熟,从而增强CD8+ T细胞的浸润和抗肿瘤免疫应答。此外,M2Pep-Exo(pIC)与PD-L1抗体联合使用不仅显著抑制原发性肿瘤生长,还能有效抑制肿瘤转移。该研究为通过重塑免疫抑制性肿瘤微环境增强免疫检查点抑制剂疗效、治疗转移性恶性肿瘤提供了新策略[16]。
2.11 一种新型鹿角骨移植技术可促进骨快速再生(Advanced Materials,2025)
空军军医大学黄景辉教授和中科院曲静教授团队合作完成。本篇文章通过模拟鹿角快速再生的生物学特性,构建了一种由脱细胞鹿角松质骨支架与鹿角芽基祖细胞来源的细胞外囊泡组成的复合骨移植物。研究发现,该移植物能够显著促进骨髓基质细胞向鹿茸芽基祖细胞样细胞转化,增强其增殖和成骨分化能力。在动物模型中,该移植物不仅加速了新骨形成,还协同促进了血管生成、神经再生和免疫调节,部分模拟了鹿角早期再生的多过程协调机制。研究还发现,鹿角芽基祖细胞来源的细胞外囊泡中的KMT2A蛋白是诱导骨髓基质细胞转化的关键分子。该研究为治疗大段骨缺损提供了一种新型、高效、多功能的生物材料策略[17]。
2.12 鹿角芽基祖细胞的细胞外囊泡可逆转小鼠和猕猴的骨质流失并减轻衰老相关表型(Nat Aging.2025)
空军军医大学西京医院黄景辉教授、西北工业大学生态环境学院邱强教授等合作完成。本研究基于鹿角这一哺乳动物中唯一可周期性完全再生的器官,提取其再生芽基祖细胞分泌的细胞外囊泡,探索其在抗衰老中的系统性作用。研究发现,鹿角芽基祖细胞来源的细胞外囊泡富含多种促再生因子,能有效延缓间充质干细胞衰老,促进成骨分化并延长端粒。在老年小鼠中,静脉注射鹿角芽基祖细胞来源的细胞外囊泡显著提升骨密度与骨强度,改善运动能力与认知功能,降低全身炎症水平,并使表观遗传年龄平均逆转3.5个月。在老年恒河猴中,经20周治疗后,骨密度显著提升,运动功能增强,脑灰质体积增加,神经炎症减轻,表观遗传年龄逆转达2.14年。机制上,鹿角芽基祖细胞来源的细胞外囊泡中的关键蛋白Prkar2a被证实对缓解骨流失和细胞衰老至关重要。该研究首次证明鹿角来源的细胞外囊泡具有跨物种、多器官抗衰老功效,为开发非细胞性、系统性抗衰老疗法提供了极具潜力的新策略[18]。
结语
《本草纲目》将鹿茸列为“益阳”、“强筋健骨”的滋补上品,现代科学却揭示了它远超传统认知的生物学价值。
值得注意的是,鹿茸所谓“壮阳”功效,目前仅见于少数动物实验,缺乏足够实验证据和明确作用机制。
然而,在器官再生、系统性抗衰老、骨与软骨修复、抗纤维化乃至肿瘤免疫调节等领域,鹿茸及其衍生物(如芽基祖细胞、外泌体)已通过单细胞组学、跨物种验证和灵长类实验,展现出可重复、可机制解析、可转化的科学潜力。
换言之,鹿茸的真正革命性意义,或许不在于“补肾壮阳”的古老传说,而在于它为人类打开了一扇窗——一扇通往哺乳动物完全再生与系统性抗衰老的未来之窗。
参考文献:
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