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Nature子刊 | 80還能打籃球?增肌從免疫抓起,肌肉再生關(guān)鍵靶點(diǎn)

2023-04-06 11:32 作者:時(shí)光派官方  | 我要投稿



想到年輕,許多人腦??倳?huì)浮現(xiàn)高中校園籃球場(chǎng)上挺拔少年肆意奔跑的身影。幾十年后,滄海桑田,少年變?yōu)橹糁照鹊睦蠣敔敗?/p>

從打籃球的“陽(yáng)光少年”到拄拐杖的“老爺爺”,其中區(qū)別就在于肌肉的減少。老化導(dǎo)致的肌肉質(zhì)與量的下降在醫(yī)學(xué)上被稱為“肌少癥”。

肌少癥可導(dǎo)致生活質(zhì)量下降、跌倒、骨折和殘疾,也與女性類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎密切相關(guān)[1]。研究表明,我們的肌肉從40歲開(kāi)始流失,到80歲時(shí),流失的肌肉量達(dá)到50%[2]。


最近,葡萄牙里斯本大學(xué)發(fā)布于權(quán)威期刊Nature aging的論文發(fā)現(xiàn)一種促進(jìn)肌肉再生的關(guān)鍵靶點(diǎn)MANF蛋白,它能夠通過(guò)調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)變促進(jìn)骨骼肌再生;此研究還發(fā)現(xiàn),這種關(guān)鍵蛋白會(huì)隨著衰老不斷流失,影響肌肉再生,導(dǎo)致肌少癥[3]。






衰老導(dǎo)致的肌肉流失最先開(kāi)始于大腿前部腹部肌肉[4],為補(bǔ)償肌肉的流失,身體會(huì)將脂肪囤積在此處。(為什么會(huì)囤積脂肪而不是肌肉呢?因?yàn)樯芍靖菀祝?/p>

并且隨著年齡增長(zhǎng),膠原纖維和脂肪組織會(huì)不斷滲透進(jìn)骨骼肌纖維中,并不斷積累,形成不利于骨骼肌纖維再生的微環(huán)境[2]。這樣的過(guò)程長(zhǎng)期持續(xù)并擴(kuò)展到身體其它部位,導(dǎo)致身體的肌肉越來(lái)越少、脂肪越來(lái)越多。

除此之外,學(xué)界針對(duì)肌少癥發(fā)生的原因有過(guò)很多研究成果。比如運(yùn)動(dòng)量和攝入營(yíng)養(yǎng)下降、骨骼肌運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元神經(jīng)肌肉接頭數(shù)量減少、荷爾蒙水平改變、線粒體異常、環(huán)境原因、炎癥通路激活[2]等等。

而本篇論文著重強(qiáng)調(diào)的是與免疫細(xì)胞——巨噬細(xì)胞相關(guān)的肌少癥發(fā)生機(jī)制[3]。


想知道肌肉是怎樣減少的,首先要知道肌肉是怎樣再生的。骨骼肌再生由成體肌肉干細(xì)胞(MuSC)維持。當(dāng)其損傷后,免疫系統(tǒng)中的巨噬細(xì)胞會(huì)很快滲入其中,清除肌肉碎片、維持肌肉干細(xì)胞活性[3]。

巨噬細(xì)胞是怎樣達(dá)到此種功能的呢?巨噬細(xì)胞通過(guò)Klotho[5, 6]、GDF3[7]、CXCL10[8]、骨橋蛋白[9]和其他[10]衍生信號(hào)調(diào)節(jié)肌肉干細(xì)胞活性,并負(fù)責(zé)在組織損傷時(shí)執(zhí)行細(xì)胞碎片清除的核心功能[3]。

不過(guò),巨噬細(xì)胞并不是天生這么強(qiáng)大,它也有它的“進(jìn)化史”——巨噬細(xì)胞起源于浸潤(rùn)性單核細(xì)胞,單核細(xì)胞首先分化為促炎性巨噬細(xì)胞,而肌肉再生成功取決于這些促炎性巨噬細(xì)胞及時(shí)調(diào)節(jié)表型轉(zhuǎn)化為修復(fù)前巨噬細(xì)胞[11-13],這種巨噬細(xì)胞才能真正起到輔助肌肉再生作用。


咦,好像忘了什么?論文里不是在說(shuō)MANF蛋白嗎?別急,它來(lái)了!

MANF負(fù)責(zé)促進(jìn)巨噬細(xì)胞從促炎表型到修復(fù)表型的轉(zhuǎn)變。本篇研究表明,衰老小鼠的MANF信號(hào)下調(diào)會(huì)抑制巨噬細(xì)胞的這種表型轉(zhuǎn)變,阻止巨噬細(xì)胞對(duì)損傷肌肉碎片的清除作用和肌肉干細(xì)胞的再生;相反地,若外源補(bǔ)充MANF則會(huì)促進(jìn)衰老肌肉再生、調(diào)節(jié)炎癥和組織穩(wěn)態(tài)[3]。






葡萄牙里斯本大學(xué)為驗(yàn)證MANF的這種功能,設(shè)計(jì)了一種完全不表達(dá)MANF的小鼠模型。這種特殊處理的小鼠被命名為Manf R26Δ,因?yàn)樗?strong>MANF蛋白表達(dá)空白,為了方便記憶,我們就暫時(shí)叫它小白


圖注:“小白”Manf R26Δ組完全不表達(dá)MANF蛋白

研究者將小白的損傷后肌纖維染色并放到顯微鏡下查看,并與另兩組對(duì)照組小鼠對(duì)比,發(fā)現(xiàn)小白的壞死肌纖維數(shù)顯然更多[3]。


圖注:星號(hào)表示壞死肌纖維

另外,小白的成體肌肉干細(xì)胞(MuSC)數(shù)量顯著減少;骨髓細(xì)胞(CD11b pos)數(shù)量減少了65%,修復(fù)前巨噬細(xì)胞(F4/80 posLy6Clow)數(shù)量減少了82%。


圖注:a. 成體肌肉干細(xì)胞 c. 骨髓細(xì)胞 d. 修復(fù)前巨噬細(xì)胞

接下來(lái),研究者又發(fā)現(xiàn)老年小鼠的MANF表達(dá)狀況和小白非常相似!他們發(fā)現(xiàn) 23-25 個(gè)月大的老年小鼠MANF表達(dá)水平較年輕小鼠顯著減弱,且骨骼肌內(nèi)的骨髓細(xì)胞數(shù)量減少了41%修復(fù)前巨噬細(xì)胞的數(shù)量減少了55%[3]。


圖注:老年小鼠MANF蛋白表達(dá)水平較年輕小鼠顯著減弱


圖注:老年小鼠與年輕小鼠的骨髓細(xì)胞(f)和修復(fù)前巨噬細(xì)胞(h)數(shù)量對(duì)比

OK!現(xiàn)在我們知道了,抑制MANF表達(dá)的確會(huì)使損傷后肌肉再生能力下降、骨髓反應(yīng)下降[3],且衰老個(gè)體的MANF表達(dá)顯著減弱,并同樣影響了肌肉再生與骨髓反應(yīng)。






接下來(lái),他們又想追蹤巨噬細(xì)胞從促炎表型轉(zhuǎn)變?yōu)樾迯?fù)表型的過(guò)程,探索MANF在此過(guò)程中的作用。

為此又設(shè)計(jì)了一種小鼠模型,這種小鼠和小白差不多,其巨噬細(xì)胞中的MANF也不表達(dá),我們就暫時(shí)叫它小黑吧。研究者開(kāi)發(fā)了一種離體測(cè)定法,跟蹤小黑的促炎性巨噬細(xì)胞向修復(fù)前巨噬細(xì)胞的轉(zhuǎn)變[3]。


圖注:“小黑”巨噬細(xì)胞培養(yǎng)0小時(shí)-16小時(shí),Ly6C表達(dá)量逐漸降低

這種轉(zhuǎn)變通過(guò)標(biāo)志物L(fēng)y6C的丟失來(lái)量化。也就是說(shuō),巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)?strong>修復(fù)表型時(shí),標(biāo)志物L(fēng)y6C表達(dá)量是要變得很低的。


圖注:粉色點(diǎn)點(diǎn)為“小黑”,其它為對(duì)照組。“小黑”的促炎巨噬細(xì)胞百分比顯著較高

細(xì)胞培養(yǎng)16小時(shí)后發(fā)現(xiàn),小黑的促炎巨噬細(xì)胞(標(biāo)志物L(fēng)y6C表達(dá)高的細(xì)胞)在巨噬細(xì)胞中所占的比例顯著較高,表明其在向修復(fù)表型轉(zhuǎn)變時(shí)存在缺陷。

重要的是,這種缺陷可通過(guò)補(bǔ)充重組 MANF (rMANF) 蛋白改善[3]。

此結(jié)果支持這樣一種觀點(diǎn),即缺乏MANF會(huì)抑制巨噬細(xì)胞表型轉(zhuǎn)變[3],進(jìn)而抑制肌肉損傷后的修復(fù)再生。而補(bǔ)充MANF可以改善此現(xiàn)象,恢復(fù)肌肉再生

研究者又做了一系列實(shí)驗(yàn),證明缺乏MANF的巨噬細(xì)胞溶酶體活性降低,所以其吞噬作用大大降低,而恢復(fù)MANF水平可大大改善衰老過(guò)程中的肌肉再生[3]。



時(shí)光派點(diǎn)評(píng)


派派在閱讀文獻(xiàn)后發(fā)現(xiàn),MANF不僅具有促進(jìn)肌肉再生的作用,其調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞表型轉(zhuǎn)變的這一機(jī)制可以廣泛地用于機(jī)體的組織修復(fù)以及炎癥穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié),進(jìn)而起到抗衰作用。

例如將年輕小鼠和老年小鼠的血液循環(huán)系統(tǒng)連接在一起的“同種異齡異體共生”實(shí)驗(yàn),其導(dǎo)致老年小鼠“返老還童”的一部分效應(yīng)被認(rèn)為歸功于MANF[14]。


另外,最近發(fā)表于Science子刊的一篇文章發(fā)現(xiàn),使用機(jī)器人按摩能夠下調(diào)慢性衰老炎癥反應(yīng)同時(shí)刺激干細(xì)胞群,促進(jìn)年輕肌肉的損傷修復(fù)。但需要注意的是,這種機(jī)器人按摩技術(shù)用于長(zhǎng)期受損的老化肌肉可能反而會(huì)加劇炎癥反應(yīng),造成更嚴(yán)重的損傷[15]!


隨著肌肉再生機(jī)制研究的不斷深入,相信未來(lái)會(huì)涌現(xiàn)更多針對(duì)肌少癥的干預(yù)措施。

愿活力滿滿、青春洋溢!



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參考文獻(xiàn)

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