珠江医院特聘教授谢黎炜研究员团队在SCIENCE CHINA-Life Sciences上发表早期预防骨骼肌衰老最…

　　

近期，珠江医院关键岗位特聘教授、广东省科学院微生物研究所、华南应用微生物国家重点实验室谢黎炜研究员团队联合中国科学院亚热带农业生态研究所印遇龙院士团队在SCIENCE CHINA-Life Sciences期刊上发表了题为“Dynamic Changes in Butyrate Levels Regulate Satellite Cell Homeostasis by Preventing Spontaneous Activation During Aging”的研究，该研究首次报道了肠道菌群可通过丁酸信号通路调控骨骼肌卫星细胞稳态及肌肉功能。该研究发现可为骨骼肌衰老的早期预防和干预提供新的干预靶点和预警方案。

骨骼肌的生长发育和再生依赖于从胚胎发育中胚层形成的成体干细胞——肌卫星细胞（satellite cells, SCs）。长期处于静息状态的卫星细胞具有自我更新和高再生潜能，当骨骼肌受到外部刺激或损伤后，静息的卫星细胞可被激活，进入细胞周期，增殖和分化，融合成肌管，进而参与肌肉修复。肌卫星细胞功能的异常会导致骨骼肌再生缺陷和加速衰老。老龄骨骼肌中卫星细胞的数量减少、增殖和成肌分化能力受损，进而导致肌肉损伤后的再生缺陷。

肠道菌群在宿主的多种代谢、免疫、疾病等进程中扮演了重要的角色。衰老与肠道菌群的显著改变存在密切关系。近期的研究发现，肠道菌群失调与肌肉质量、功能及肌少症密切相关。然而，肠道菌群在肌卫星细胞稳态中的作用，特别是在衰老进程中，如何调控肌卫星细胞稳态和功能尚不清楚。借助抗生素处理所构建的伪无菌小鼠和粪菌移植（Fecal Microbiota Transplantation，FMT）等实验技术，本研究首次发现肠道菌群紊乱会诱发肌卫星细胞活化。

本研究提出在骨骼肌发育、衰老和损伤修复过程中，肌卫星细胞的生理和稳态受到肠道菌群及其代谢物的调节这一科学假设。本研究通过细胞和动物模型、人群队列数据以及多组学数据联合分析，首次报道了抗生素诱导的肠道菌群紊乱和衰老个体的肠道菌群及其代谢物会扰乱肌卫星细胞的稳态和骨骼肌功能，而与肠道细菌来源的代谢产物——丁酸能够缓解抗生素诱导的肠道菌群紊乱导致的肌卫星细胞稳态失衡，促进单羧酸转运体1（Mct1）的表达，调控肌卫星细胞稳态。此外，在骨骼肌损伤再生过程中，宿主能够通过动态调节相关基因表达，降低骨骼肌内丁酸含量，促进肌卫星细胞增殖、分化和骨骼肌再生。

衰老肌卫星细胞稳态与肠道菌群关系概要图

本研究发现了肠道菌群及其代谢物参与了衰老过程中肌卫星细胞稳态的调节，提示肌肉中丁酸水平的下降可能是衰老肌卫星细胞流失和功能缺陷的原因之一，为开发防止骨骼肌衰老和相关疾病的治疗策略提供了新靶点和新思路。

据悉，本研究的通讯作者是谢黎炜研究员，第一作者是谢黎炜研究员的博士后陈淑洁，共同第一作者是谢黎炜研究员和珠江医院联合培养的硕士研究生黄柳菁、谢黎炜研究员的博士后刘秉东，共同通讯作者印遇龙院士团队参与课题的讨论。