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      迄今最完整肌肉衰老過程單細胞圖譜繪制 揭秘“絆倒”老人的“幕后黑手”

      2024年05月16日 16:24:47 來源:科技日報 作者:羅云鵬 江 耘

        隨著年齡的增長,很多老年人都會經歷突然的摔倒。年輕人摔一跤可能沒什么大礙,但對老年人來說卻可能造成嚴重后果,甚至危及生命。這背后隱藏著老齡化過程中肌肉逐漸退化的問題。

        日前,杭州華大生命科學研究院聯合西班牙龐培法布拉大學、廣東藥科大學第一附屬醫院、阿爾托斯實驗室、中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院、廣州醫科大學附屬第五醫院等國內外研究團隊,發布了一個涵蓋不同性別和年齡人群的骨骼肌多模態單細胞圖譜,揭示了肌肉老化的奧秘。這也是迄今最完整的肌肉衰老過程單細胞圖譜。相關研究成果發表在《自然》雜志上。

        肌肉是身體的重要組成部分,支撐著人體的每一個動作。但隨著年齡增長,肌肉功能會逐漸下降,這一過程被醫學界稱為肌肉衰老。肌肉就像橡皮筋一樣,會隨著年齡增加從富有彈性逐漸變得松弛脆弱。

        本研究深入分析了不同性別和年齡人群隊列的下肢肌肉活檢樣本中的387000多個細胞/細胞核,詳細描述了細胞群體在衰老過程中的變化,發現了老年人群中新出現的細胞群體,并揭示這些變化背后的細胞特異性特征和多細胞間網絡互動特性。研究人員發現,隨著年齡增長,一些關鍵肌肉細胞開始逐漸消失,特別是那些支持快速和力量活動的肌肉細胞。這些細胞的減少直接影響到老年人的運動能力,增加了他們摔倒的風險。

        根據收縮特性和代謝特性,肌肉中的肌纖維被分為慢速肌纖維和快速肌纖維。研究人員介紹,前者像個耐力選手,變化較慢,適應力較強,主要負責耐力型活動,如長時間行走或騎自行車。而后者則像爆發型選手,它們響應迅速,但也更容易疲勞,主要參與短暫而有爆發性的活動,比如短跑或跳高。

        研究發現,快速肌纖維會隨年齡增加逐漸減少,而慢速肌纖維則相對穩定。對此,研究人員構建了快速和慢速肌纖維退變的分子路徑,找到了兩種肌纖維退變機制的差異。他們發現,慢速肌纖維退變較為緩慢,而快速肌纖維退變較為迅速。這說明慢速肌纖維面對衰老的應激具有較好耐受能力。這些變化代表了身體對衰老的一種自我調節機制。研究人員解釋,人的身體試圖通過保留更多耐力型肌纖維來應對老化帶來的挑戰,但這些變化也可能是導致肌少癥的潛在因素。

        隨著年齡增長,肌肉中會出現一些新的肌纖維群體。這些肌纖維在年輕人中幾乎看不到,卻在老年人中逐漸增多,比如修復型和退變型肌纖維亞型等。它們有一部分可能是肌纖維中率先衰老的群體,也可能是身體為了抵抗老化特別“培養”的“士兵”,能在老年人身體中發揮特殊保護作用,幫助維持肌肉功能,減緩衰老過程。

        肌肉中還含有一種神奇的肌肉干細胞,它在人成年后便處于靜止狀態,但在肌肉受到損傷時會被激活,退出靜止狀態,開始增殖分化為肌細胞,以修復受損肌肉。然而,修復能力較強的靜息態肌肉干細胞在肌肉衰老過程中逐步減少,且呈現出持續性激活特征,最終導致它們無法有效增殖和分化以修復受損肌肉。這可能是衰老過程中肌肉干細胞耗竭的機制之一。

        研究團隊發現,內皮細胞在衰老過程中發生了明顯改變,促炎和趨化信號增加,免疫細胞數量增多并啟動炎癥程序。這些變化表明,衰老后的肌肉在遭受損傷時更難修復,并可能促進全身性炎癥和加速老年人整體身體功能衰退。

        杭州華大生命科學研究院副研究員賴毅維說:“我們的研究為理解人類衰老提供了新視角,并為開發針對肌肉衰老的預防和治療策略提供了科學依據!

        本研究從細胞和分子層面,為診斷老年性肌萎縮提供了一個量化標準。研究者可將患者肌肉樣本里的細胞或分子特征對應到肌肉衰老過程單細胞圖譜,即可量化其肌肉衰老程度。同時,研究發現的衰老過程中出現的細胞亞型,或許可以為未來靶向性治療老年性肌萎縮提供科學依據,從而為逆轉肌肉衰老提供可能。

      [編輯: 陳路漫]
      (本文來源:科技日報)
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