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衰老如何影響干細(xì)胞再生
點(diǎn)擊次數(shù)：279 發(fā)布時(shí)間：2016-7-9
衰老會(huì)影響骨骼肌的功能和再生能力。正因如此，老年人在受傷或手術(shù)之后恢復(fù)得很慢。卡內(nèi)基科學(xué)研究所的科學(xué)家們zui近發(fā)現(xiàn)，蛋白β1-integrin是肌肉再生的關(guān)鍵。靶標(biāo)這種蛋白有望對(duì)抗肌肉衰老和治療相關(guān)疾病。這項(xiàng)研究發(fā)表在七月四日的Nature Medicine雜志上。
肌肉干細(xì)胞是受傷后肌肉再生的主要源泉。這些成體干細(xì)胞在肌肉組織中靜靜的休眠，如果肌纖維受損它們就會(huì)活化并開始增殖。大多數(shù)新生細(xì)胞組成新的肌纖維，恢復(fù)肌肉的正常功能。少數(shù)新生細(xì)胞回到休眠狀態(tài)，以便肌肉能夠不斷地自我修復(fù)。
研究人員發(fā)現(xiàn)，在肌肉干細(xì)胞休眠、活化、增殖、再休眠的過程中β1-integrin起到了至關(guān)重要的作用。整合素integrin位于細(xì)胞表面，將細(xì)胞內(nèi)部與外界環(huán)境連接起來(lái)。去除這些蛋白會(huì)影響再生過程幾乎每一個(gè)階段。
研究人員推測(cè)，β1-integrin缺陷可能與肌肉衰老有關(guān)。衰老會(huì)導(dǎo)致肌肉干細(xì)胞數(shù)量減少和功能減退。老年人在受傷或手術(shù)之后恢復(fù)得很慢，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里行動(dòng)不便。對(duì)肌肉干細(xì)胞進(jìn)行干預(yù)將能顯著提升老年人的肌肉再生能力。
研究顯示，衰老肌肉干細(xì)胞的β1-integrin的確發(fā)生了功能減弱。在肌肉衰老的小鼠中激活integrin，能使其再生能力恢復(fù)到年輕水平。這種方法還可以治療肌營(yíng)養(yǎng)不良的小鼠，改善小鼠的肌肉再生、肌肉力量和肌肉功能。
肌肉干細(xì)胞通過β1-integrin與外界環(huán)境的許多其他蛋白相互作用。在這些蛋白中，纖連蛋白fibronectin與肌肉衰老的關(guān)系似乎特別緊密。為此，研究人員與雀巢健康科學(xué)研究院（NIHS）的團(tuán)隊(duì)合作展開了進(jìn)一步探索。他們的研究表明，衰老肌肉的fibronectin水平大幅降低。去除fibronectin都會(huì)使年青肌肉變得像衰老肌肉一樣，增加fibronectin能讓衰老肌肉的再生能力恢復(fù)到年青水平。研究人員在同期Nature Medicine上發(fā)表文章，揭示了β1-integrin、纖連蛋白與肌肉干細(xì)胞之間的密切關(guān)系。
“我們的研究說(shuō)明，β1-integrin活性減弱的老化肌肉干細(xì)胞和纖連蛋白不足的老化肌肉，是肌肉衰老的根本原因。β1-integrin和纖連蛋白都是很有前景的治療靶標(biāo)，”卡內(nèi)基科學(xué)研究所的Chen-Ming Fan表示。
骨骼肌的再生能力依賴于長(zhǎng)壽的肌肉干細(xì)胞，也稱為衛(wèi)星細(xì)胞。這些細(xì)胞一般處于靜息狀態(tài)，這是維持干細(xì)胞群體的一種簡(jiǎn)單方式。那么，肌肉衛(wèi)星細(xì)胞是如何保持靜息和避免衰老的呢？西班牙Pompeu Fabra大學(xué)的研究人員在本期Nature雜志上發(fā)表文章指出，自噬是肌肉衛(wèi)星細(xì)胞維持干性的關(guān)鍵。自噬是細(xì)胞將受損、變性或衰老的蛋白質(zhì)以及細(xì)胞器運(yùn)輸?shù)饺苊阁w進(jìn)行消化降解的過程，在進(jìn)化上（從酵母到人類）非常保守。（更多信息請(qǐng)參見：Nature：自噬與干細(xì)胞命運(yùn)）
衰老會(huì)使我們?cè)久⒌念^發(fā)越來(lái)越稀疏，甚至*消失。Science雜志以兩篇論文、一篇評(píng)論文章的形式，揭示了這一過程背后的神秘機(jī)制，闡述了衰老、脫發(fā)與干細(xì)胞之間的關(guān)系。東京醫(yī)科牙科大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，衰老會(huì)損害干細(xì)胞，使它們變成皮膚。隨著時(shí)間慢慢推移，這個(gè)問題發(fā)生在越來(lái)越多的干細(xì)胞上，zui終導(dǎo)致的和消失。（更多信息請(qǐng)參見：三篇Science：脫發(fā)是因?yàn)轭^發(fā)變皮膚？）
在人生的zui后一段旅程，衰老使人體機(jī)能逐漸退化，越來(lái)越接近死亡。全面理解人體衰老并不容易，因?yàn)檫@一過程是相當(dāng)復(fù)雜的。中國(guó)醫(yī)學(xué)*北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院的研究人員在Cell Systems雜志上發(fā)表文章，提出了衰老的四個(gè)層面，并在這一框架下探討了衰老研究中的一些問題。