隨著年齡的增長，很多老年人都會經(jīng)歷突然間的摔倒。年輕人摔一跤可能沒什么大礙，但對老年人來說卻可能造成嚴重后果，甚至危及生命。這背后隱藏著老齡化過程中肌肉逐漸退化的問題。
2024年4月22日，西班牙龐培法布拉大學(xué)、廣東藥科大學(xué)第一附屬醫(yī)院、Altos labs、中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院、廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第五醫(yī)院等國內(nèi)外研究團隊，在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）雜志上發(fā)布了一個涵蓋不同性別和年齡人群的骨骼肌多模態(tài)單細胞圖譜，為我們揭示了肌肉老化的奧秘，這也是迄今最完整肌肉衰老過程單細胞圖譜。該研究中的單細胞測序基于華大智造DNBelab C系列單細胞3'RNA和單細胞ATAC建庫平臺以及DNBSEQ-Tx超高通量測序平臺。
Nature官網(wǎng)截圖
如何理解這份“肌肉圖譜”？
肌肉是我們身體的重要組成部分，支撐著我們的每一個動作。但隨著年齡的增長，肌肉功能逐漸下降，這一過程被醫(yī)學(xué)界稱為“肌肉衰老”。就像橡皮筋一樣，隨著年齡的增長，從年輕時的富有彈性變得松弛脆弱。
本研究通過對不同性別和年齡的人群隊列的下肢肌肉活檢樣本中的387,000多個細胞/細胞核的深入分析，詳細描述了細胞群體在衰老過程中的變化，發(fā)現(xiàn)了老年人群中新出現(xiàn)的細胞群體，并揭示了這些變化背后的細胞特異性特征和多細胞間的網(wǎng)絡(luò)互動特性。
研究人員發(fā)現(xiàn)，隨著年齡的增長，一些關(guān)鍵的肌肉細胞開始逐漸消失，特別是那些支持快速和力量活動的肌纖維。這些細胞的減少直接影響到老年人的運動能力，增加了摔倒的風(fēng)險。
肌肉中的“耐力選手”與“爆發(fā)型選手”
肌肉中的肌纖維可根據(jù)其收縮特性和代謝特性分為慢速肌纖維和快速肌纖維，前者像個耐力選手，變化較慢，適應(yīng)力較強，主要負責耐力型的活動，如長時間行走或騎自行車。而后者則像是爆發(fā)型選手，它們響應(yīng)迅速，但也更容易疲勞，主要參與短暫而爆發(fā)的活動，比如短跑或跳高。
研究發(fā)現(xiàn)，隨著年齡的增長，快速肌纖維會逐漸減少，而慢速肌纖維相對穩(wěn)定。對此，研究人員構(gòu)建了快速和慢速肌纖維退變的分子路徑，尋找到了兩種肌纖維退變機制的差異，發(fā)現(xiàn)慢速肌纖維的退變較為緩慢，而快速肌纖維的退變則較為迅速，說明慢速肌纖維面對衰老的應(yīng)激具有較好的耐受能力。
這些變化代表了身體對衰老的一種自我調(diào)節(jié)機制，試圖通過保留更多耐力型肌纖維來應(yīng)對老化帶來的挑戰(zhàn)，但這些變化卻也可能是導(dǎo)致肌少癥的潛在因素。
新發(fā)現(xiàn)：肌肉中的“青春士兵”
研究還揭示了隨著年齡的增長，肌肉中出現(xiàn)了一些新的肌纖維群體，這些肌纖維在年輕人中幾乎看不到，卻在老年人中逐漸增多，比如修復(fù)型和退變型肌纖維亞型等新出現(xiàn)的肌纖維亞型。它們有一部分可能是肌纖維衰老中率先衰老的群體，也可能是身體為了抵抗老化，特別“培養(yǎng)”的“士兵”，在老年人身體中發(fā)揮著特殊的保護作用，幫助維持肌肉的功能，減緩衰老過程。
肌肉干細胞：老化中的關(guān)鍵角色
肌肉中還含有一種很神奇的肌肉干細胞，它在成年后便處于靜止狀態(tài)，但在肌肉受到損傷時，便會被激活，退出靜止狀態(tài)，開始增殖分化為肌細胞，以修復(fù)受損的肌肉。
然而，研究團隊發(fā)現(xiàn)，修復(fù)能力較強的靜息態(tài)肌肉干細胞在肌肉衰老的過程中逐步減少，且呈現(xiàn)出持續(xù)性激活的特征，最終導(dǎo)致它們無法有效增殖和分化以修復(fù)受損的肌肉，這也可能是衰老過程中肌肉干細胞耗竭的機制之一。
研究團隊還發(fā)現(xiàn)，在衰老過程中，內(nèi)皮細胞發(fā)生了明顯改變，促炎和趨化信號增加，而免疫細胞數(shù)量增多并啟動炎癥程序。這些變化表明，衰老后的肌肉在遭受損傷時更難修復(fù)，并可能促進全身性炎癥和加速老年人整體身體功能的衰退。
應(yīng)用前景：為老年性肌萎縮
的診斷和治療提供新思路
老年性肌萎縮和漸凍癥都有一個共同的問題——很難診斷。過去，我們需要非常多臨床的指標，如測量肌肉的耐力、MRI檢查等等，來衡量病情，卻依舊無法準確量化該疾病發(fā)展的程度。本研究從細胞和分子的層面，為診斷老年性肌萎縮提供了一個量化標準。研究者可以將患者肌肉樣本里的細胞或分子特征，對應(yīng)到本研究發(fā)布的肌肉衰老單細胞圖譜，即可量化其肌肉衰老的程度。
同時，對于本研究發(fā)現(xiàn)的衰老過程出現(xiàn)的細胞亞型，或許可以為未來靶向性治療老年性肌萎縮提供科學(xué)依據(jù)，從而為逆轉(zhuǎn)肌肉衰老提供可能，對漸凍癥的治療也將具有一定的參考意義。
該文章的共同第一作者、杭州華大生命科學(xué)研究院副研究員賴毅維表示：“我們的研究為理解人類衰老提供了新的視角，并為開發(fā)針對肌肉衰老的預(yù)防和治療策略提供了科學(xué)依據(jù)?！彼€強調(diào)，這項工作是國際合作的典范，展示了多學(xué)科團隊協(xié)作在解決復(fù)雜科學(xué)問題中的重要作用。
這一成果，不僅讓我們對衰老的了解更近了一步，為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來了新的希望，也讓小編這種普通人看到了一個可能的未來：一個即使年紀大了，或許也能自由舞動的未來。雖然這項研究仍處于初級階段，實際應(yīng)用還需時日，但這不就是科研探索的意義嗎？
讓我們拭目以待，在不久的將來，這些科學(xué)發(fā)現(xiàn)將會被轉(zhuǎn)化為改善我們?nèi)粘Ｉ畹木唧w措施，讓每個人都能享有一個更健康、更活躍的老年生活。
*本文轉(zhuǎn)載自華大集團BGI公眾號*點擊文末“閱讀原文”，查看文章鏈接
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