当从老年小鼠的肌肉中取出干细胞,对其进行"重启"处理后再放回体内,这些小鼠能够生长出更大的肌肉并更好地从损伤中恢复。类似的方法可能也适用于人类老年肌肉的再生。
"理论上,如果你取出老年人的肌肉干细胞,激活它们后再放回体内,它们的功能可能会得到显著改善,"北卡罗来纳州杜克大学的詹姆斯·怀特(James White)表示。
肌肉干细胞通常在肌肉组织中处于休眠状态,但当肌肉受伤时,它们会生长成新的肌肉细胞来修复损伤。"肌肉非常依赖再生能力,因为它们极易受到机械应变的影响,"怀特表示。"当你锻炼后感到酸痛,那就是肌肉损伤。免疫系统会与干细胞'对话',它们通过从头制造新肌肉来修复损伤。"
然而,随着年龄增长,肌肉干细胞数量减少,再生受损组织的能力也变差。在小鼠实验中,怀特和他的同事发现这是因为老年肌肉干细胞中含有一种称为谷氨酰胺酶(glutaminase)的酶较少。这影响了它们产生棕榈酸(palmitate)和油酸(oleate)等被称为脂质(lipids)的脂肪分子的能力,而这些脂质是细胞的基本构建块。"干细胞必须增大数倍才能变成肌肉细胞,因此它们需要脂质来构建细胞膜并用作能量,"怀特说。
为了纠正这种缺陷,研究人员从老年小鼠身上提取肌肉干细胞,并在培养皿中补充额外的棕榈酸和油酸。这些经过处理的干细胞随后被注射到其他老年小鼠受伤的腿部肌肉中。在接下来的几天里,这些小鼠在受伤腿部生长出的新肌肉纤维比接受未经处理的肌肉干细胞时大45%。当小鼠在跑步机上行走并进行其他移动测试时,这种治疗还显著改善了它们的腿部功能。
在人体中,肌肉干细胞中的谷氨酰胺酶水平也会随着年龄增长而下降,这可能解释了为什么我们的肌肉随着年龄增长变得越来越小、越来越弱,并且从损伤中恢复的能力也变差。这些肌肉变化通常会降低行动能力和生活质量,同时增加跌倒的风险。
同在杜克大学的研究团队成员大卫·李(David Lee)表示,我们可能能够通过提高肌肉干细胞中谷氨酰胺酶或棕榈酸和油酸等脂质的水平来减少或逆转这种肌肉退化。"我们现在正在寻找将其转化为临床应用的方法,"他说。
怀特表示,以口服补充剂形式吞服谷氨酰胺酶、棕榈酸或油酸可能不会起作用,因为没有足够的物质能够到达肌肉中的微小干细胞。他还表示,这样做还可能增加患癌症的风险,因为癌细胞有类似的方式利用相同的成分进行生长。然而,他说,从老年人肌肉中取出干细胞,在实验室中用酶或营养物质激活它们,然后再放回体内可能更安全、更有效。
怀特表示,年轻健美运动员或运动员无法通过这种方式获得更大的肌肉或增强恢复能力,因为他们一开始就没有干细胞缺陷。"他们的肌肉中已经充满了干细胞,而且它们都非常有功能,随时可以工作,"他说。
在相关研究中,总部位于佛罗里达州的公司Longeveron正在研究年轻人的干细胞输注是否可能使老年人的肌肉再生并减少虚弱。该公司从18至45岁健康捐赠者的骨髓中提取间充质干细胞(mesenchymal stem cells),这些干细胞具有转变为包括肌肉细胞在内的各种细胞类型的能力。在一项临床试验中,75至80岁的虚弱志愿者接受这些年轻干细胞的静脉输注后,能够走得更远。
期刊参考:《自然·老龄化》(Nature Aging) DOI: 10.1038/s43587-026-01120-3
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