Nature医学：令衰老肌肉返老还童

　　

生物通报道：多伦多大学的科学家们利用基于干细胞的方法，令老年小鼠的受损骨骼肌重新焕发活力。这项研究发表在本周的Nature Medicine杂志上。

骨骼肌是机体中最重要的肌肉之一，负责为多种机体功能提供支持，例如坐下、站立、眨眼和吞咽动作等。随着人体的老化，这些肌肉的功能会发生显著降低。目前，进程性的肌无力和再生障碍，困扰着广大的老龄人群。

“在75岁之后，你每年会损失15%的肌肉质量，这是一个不可逆转的自然趋势，”多伦多大学的助理教授Penney Gilbert说。

研究人员通过信号通路的分析，发现在衰老过程中一部分干细胞开始表达发生了修饰的蛋白，这些蛋白抑制了干细胞生长和形成新干细胞的能力。

“我们在体外用药物阻止了上述蛋白修饰的发生，并在模拟柔软骨骼组织的物质上培养细胞（水凝胶生物材料），成功推动了老化细胞的生长和繁殖，”Gilbert指出。

随后，研究人员将这些重新焕发活力的细胞移植到受损的老化组织。这一处理产生了显著的效果，这些移植细胞令受损的老化组织恢复力量，达到了健康的年轻状态。

“我们的文章显示，肌肉干细胞在衰老过程中会逐渐丧失其干细胞功能，”文章的第一作者博士后Ben Cosgrove说。“我们并没有转变功能障碍的干细胞，而是刺激老化肌肉组织中仍然具有功能的干细胞，使其开始分裂和自我更新。”

“需要强调的是，这并不是解决衰老问题的万能灵药，”领导这项研究的Helen Blau教授说。这种干细胞疗法目前只适用于修复臀部、咽喉和眼部的局部肌肉缺陷。

研究显示，衰老对肌肉再生的不良影响，是来自于骨骼肌干细胞（MuSC）的功能性衰退。研究人员发现，老年小鼠体内三分之二的MuSC都有缺陷，修复肌纤维和再生能力较低。这样的缺陷与p38α和p38β MAPK通路活性升高有关。

研究人员收集了老年小鼠的MuSC，对其中的p38α和p38β进行抑制，并在柔软的水凝胶底物上培养。研究显示，MuSC中仍有功能的干细胞发生了快速的扩增，恢复了再生和修复受损肌肉的能力。

研究人员指出，这一成果可以帮助人们在髋关节置换手术后进行后续治疗，修复受损部位周围的骨骼肌，提高患者术后的生活质量。“局部的小范围移植可以对生活质量产生重大的影响，” Blau指出，“这一技术可使用患者自身的肌肉细胞，因此不会有引起免疫反应的问题。”

 

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文摘要：

Rejuvenation of the muscle stem cell population restores strength to injured aged muscles

The elderly often suffer from progressive muscle weakness and regenerative failure. We demonstrate that muscle regeneration is impaired with aging owing in part to a cell-autonomous functional decline in skeletal muscle stem cells (MuSCs). Two-thirds of MuSCs from aged mice are intrinsically defective relative to MuSCs from young mice, with reduced capacity to repair myofibers and repopulate the stem cell reservoir in vivo following transplantation. This deficiency is correlated with a higher incidence of cells that express senescence markers and is due to elevated activity of the p38α and p38β mitogen-activated kinase pathway. We show that these limitations cannot be overcome by transplantation into the microenvironment of young recipient muscles. In contrast, subjecting the MuSC population from aged mice to transient inhibition of p38α and p38β in conjunction with culture on soft hydrogel substrates rapidly expands the residual functional MuSC population from aged mice, rejuvenating its potential for regeneration and serial transplantation as well as strengthening of damaged muscles of aged mice. These findings reveal a synergy between biophysical and biochemical cues that provides a paradigm for a localized autologous muscle stem cell therapy for the elderly.