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撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

随着年龄的增长,我们的肌肉会逐渐衰弱。这会影响我们完成日常活动,比如站立和行走的能力。对一些人来说,肌肉的流失会进一步恶化,导致跌倒、行动不便、丧失自主能力,并引发一种名为肌少症(Sarcopenia)的疾病。然而,我们的肌肉会随着时间的推移而逐渐衰弱的原因,一直不完全清楚。

2024年4月15日,中山大学张宏波教授联合剑桥大学、桑格研究所的研究团队,在Nature Aging期刊发表了题为:Human skeletal muscle aging atlas 的研究论文。

该研究联合应用单细胞-单核转录组测序技术,建立起跨越成年人类全年龄段的骨骼肌衰老整合图谱,解析了基于不同细胞类型及其协调互作的多项骨骼肌衰老关键调控机制。

值得一提的是,这是首个人类衰老肌肉全面图谱,有助于我们在细胞和分子水平上更好地了解肌肉随着衰老而发生的变化,以及如何对抗其影响。

该研究运用单细胞和单核转录组测序技术及先进的成像技术分析了17名年龄在20-75岁之间的个体的整个成年期的骨骼肌样本。通过比较这些结果,为理解年龄相关肌肉变化背后的许多复杂过程提供了新见解。该研究还揭示了新的细胞类型,这些细胞可能解释了为什么有些肌肉纤维比其他纤维衰老得更快。该研究还发现了肌肉用来对抗衰老的补偿机制。这些发现为未来开发改善肌肉健康和生活质量的疗法和干预措施提供了新途径。这项研究是国际人类细胞图谱(Human Cell Atlas)计划的一部分,该计划旨在绘制人体中每一种细胞类型,以改变对健康和疾病的理解。

具体来说,该研究发现,控制核糖体的基因在老年人肌肉干细胞中的活性较低。这会降低细胞修复和再生肌肉纤维的能力。此外,这些骨骼肌样本中的非肌肉细胞群体产生了更多的一种名为CCL2的促炎分子,吸引了免疫细胞进入肌肉组织,从而加剧了年龄相关的肌肉退化。

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单细胞和单核骨骼肌衰老图谱

该研究还观察到一种特定的快缩型肌纤维亚型 (爆发性肌肉表现的关键) 的年龄相关性丧失。该研究还首次发现肌肉的一些代偿机制似乎可以弥补这种损失,包括慢缩型肌纤维的转变,以表达损失的快缩型肌纤维的特征基因,以及增加剩余快缩型肌纤维亚型的再生。该研究还在肌肉纤维中发现了专门的细胞核群,这些细胞核群有助于重建神经和肌肉之间的连接,这些连接随着年龄的增长而下降。在实验室培养的人类肌肉细胞中进行的基因敲除实验证实了这些细胞核在维持肌肉功能方面的重要性。

这项研究通过对肌肉衰老的研究,揭示了以前未知的细胞衰老机制。论文共同通讯作者张宏波教授表示, 在中国、英国和其他国家,我们都面临着人口老龄化的问题,但我们对衰老过程本身的理解仍然有限。而现在,我们对肌肉如何在衰老的影响下尽可能长时间地保持功能有了详细的了解。

总的来说,这些对于健康骨骼肌衰老的新见解,有助于进一步探索对抗炎症、促进肌肉再生、保持神经连通性的新方法。这些发现对于开发针对肌肉衰老的治疗策略具有巨大潜力,有助于促进健康衰老。

论文链接

https://www.nature.com/articles/s43587-024-00613-3

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