造血干细胞越大，老化速度就越快？

老化是所有生物必经的过程，代表着细胞的活性、代谢及再生能力变差。以往我们认为老化的过程会增加 DNA 损伤的程度，使得细胞因无法进行细胞分裂而逐渐增大，所以细胞体积增加乃因老化造成。然而，最近一项以造血干细胞的体积大小为研究标的动物实验却显示，细胞体积过大才会加速老化的进程，反转了先前的观念，发现干细胞大小与功能有直接关联性，细胞大小是功能的重要标记。

老化是每个人均须面对的生命过程，不仅代表着年龄增加，也意味着细胞活性降低、代谢能力变差及细胞再生能力减弱。跟随着老化而来的现象是齿危发白、满脸皱纹、行动迟缓、听力变差、视力减退、免疫失能，甚至慢性病缠身。老化可分为“常态性”和“病态性”两类，前者是生物的天性，正常细胞均有一定的寿命，生长了一段时间后就逐渐凋亡；后者是指个体受到疾病侵袭或外力的侵犯，导致细胞发生病变而失去功能，甚至死亡。

细胞常态性老化可以分为下列两种理论：(1)老化是由细胞内基因时钟设定好的一种生命过程，老化基因本来即已存于人体基因组中，所以如果能够找到这些基因加以改造，长生不老并非不可能，染色体的基因疗法未来也可望是“抗老化医疗”的方法之一。(2)老化是个体因来自后天组织器官的长期损耗与受到累积毒素的破坏，而导致细胞功能衰败、失调或死亡的现象，相关的学说包括激素（hormone）减少假说、自由基（free radical）毒害假说、粒线体（mitochondria）退化假说及细胞膜破坏假说等。

目前科学界对于老化的研究，比较倾向于自由基毒害假说，甚至有人认为自由基就是老化的元凶。自由基是食物分解产生能量的副产物，状态非常不稳定且相当活跃，可能会攻击邻近细胞而造成死亡，很多老化引起的疾病都被认为与自由基的产生有关，如老年痴呆症、糖尿病、心血管疾病、癌症及关节退化病变等。因此，有些养生专家建议服用维生素及抗氧化剂来对抗老化。

认识造血干细胞

造血干细胞（hematopoietic stem cell, HSC）是可以分化出所有血球的干细胞，同时具有复制、多潜能性（multipotency）及自我更新（self-renewal）的特性，是已知人体中体积最小的细胞之一。HSC分化出的血球可以分成骨髓群系（myeloid lineage）和淋巴群系（lymphoid lineage），前者的细胞包含有红血球、巨核母细胞（成熟后形成血小板）、单核球（成熟后变成巨噬细胞）、嗜中性白血球、嗜碱性白血球、嗜酸性白血球及肥大细胞等；后者的细胞则有树状突细胞、T细胞、B细胞（成熟后变成浆细胞）及自然杀手细胞等。

造血干细胞越大，老化特征越明显

以往科学家认为老化的过程会累积 DNA 损伤，损害程度增加会使得细胞分裂无法顺利进行，当细胞分裂频率降低，便会导致细胞逐渐增大，所以细胞体积增加乃因老化造成。然而，近期研究却反转了这个因果关系：细胞体积过大将加速老化的进程。

在2021年，美国研究人员为了解细胞大小与功能的关系，在小鼠模型的实验中，使用辐射线诱导造血干细胞（HSC）的 DNA 突变，这种突变会使细胞体积增加。他们发现体积较大的造血干细胞无法生成血球细胞，但当其再被诱导变回到原本的大小时，又能够执行正常功能。另一方面，研究团队也让另一组小鼠在初龄时就接受 Rapamycin（一种能够抑制细胞生长的抗癌药）治疗，因为 Rapamycin 也能避免小鼠干细胞过度增生，结果显示在此实验组中，小鼠即使生长到 3 岁高龄，较小体积的造血干细胞仍能持续生成血球细胞。此外，研究团队也发现细胞大小和其他类型的干细胞功能有类似关系，例如体积较大的肠道干细胞（intestinal stem cell）生成肠道类器官功能较差。结果显示细胞质中不稳定蛋白质的流失可能会造成细胞变大后的健康受损， 虽然 HSC 能够在被激活后扩展粒线体膜，但若HSC过度扩大，则会耗尽粒线体和ATP 等代谢物。

上述研究指出造血干细胞生成血球的功能受到细胞大小的影响，故从细胞体积调控细胞功能的应用将是一个新的研究方向，未来若能开发出可使过大细胞恢复成正常体积的药物，将有助改善造血干细胞功能相关的血液性疾病，如贫血（红血球过少或功能不足）、白血球疾病（如白血球异常的免疫功能低落、恶性淋巴瘤及白血病等）、出血性疾病（如过敏性紫癜、血友病和弥漫性血管内凝血等）和造血系统恶性肿瘤（如多发性骨髓瘤及恶性组织细胞病等）。在干细胞的研究领域，细胞大小与功能有直接相关，细胞大小可以说是干细胞功能的重要标记（marker）。

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