研究捕捉肌肉衰老过程的细胞层面变化

随着肌肉的老化，其细胞逐渐丧失在受伤后再生和修复的能力。康奈尔大学工程学院的研究人员创建了迄今为止最全面的图像，展示了这一变化在小鼠中如何随着时间的推移和复杂的肌肉组织结构中展开。

“最初研究的核心问题是真正困扰骨骼肌生物学界的一个问题，”康奈尔梅宁生物医学工程学院副教授、论文的资深作者本·科斯格罗夫（Ben Cosgrove）说，“我们在老化的肌肉中观察到的再生能力下降，是由于驱动修复过程的干细胞本身发生了变化，还是由于其他细胞类型对其发出的指令发生了变化？”

他们的研究论文《跨小鼠生命周期的骨骼肌再生转录组分析确定了改变的干细胞状态》于11月22日发表在《自然衰老》杂志上。研究人员通过一种蛇毒毒素的变体诱导损伤，从年轻、老年和高龄小鼠中采集了六个时间点的细胞样本。他们识别出29种定义明确的细胞类型，包括在不同年龄段表现出数量和反应时间差异的免疫细胞，以及在年轻时自我更新但在肌肉老化时停滞不前的肌肉干细胞。对多种细胞类型随时间的详细评估显示，老年小鼠的肌肉修复过程出现了失调。许多协调组织修复的免疫细胞在错误的时间出现。

“它们的数量太多或太少，”科斯格罗夫说，“免疫细胞在老年肌肉中演奏的是错误的音乐，它们彼此之间步调不一致。”

研究团队使用了一种新颖的方法来评估细胞衰老，即当一个细胞不能再分裂时的状态。“我们开发了一种基于迁移学习的方法，”该研究的主要作者、当时在科斯格罗夫实验室攻读博士学位的劳伦·沃尔特（Lauren Walter, Ph.D. 24）说，“我们使用现有的基因列表来评估细胞的衰老状态，然后用这种方法评估不同年龄段和再生时间点的衰老情况。”

这项研究提供了对细胞类型之间相互作用及其如何引发衰老的更好理解，这可能有助于开发靶向衰老细胞的药物。“我们的数据集提供了一个丰富的模板，可以深入研究去除组织中衰老细胞的益处或弊端，”科斯格罗夫说，“人们在小鼠模型中进行这些研究的原因是，我们可以直接测试这些假设，以便更好地了解靶向衰老细胞以改善老年人修复过程的好处。”

参考文献： Walter LD, Orton JL, Ntekas I, 等. 跨小鼠生命周期的骨骼肌再生转录组分析确定了改变的干细胞状态. Nat Aging. 2024. doi: 10.1038/s43587-024-00756-3

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