随着年龄的增长，我们的肌肉会逐渐变小变弱并且受伤后愈合的能力变差。在一项新研究中，来自UPMC和匹兹堡大学的研究人员确定了小鼠肌肉年轻化的一个重要媒介，而这一发现可能会推动老年人的肌肉再生疗法。
该研究于2021年12月6日发表在《Nature Aging》上，其证明了被称为细胞外囊泡(EV)的循环梭子将被称为Klotho的长寿蛋白的遗传指令传递给肌肉细胞。老年小鼠的肌肉功能丧失和肌肉修复受损可能是由老化的EV驱动，它携带的这些指令的副本则要比年轻动物的少。
这些发现是在理解肌肉再生能力会随着年龄的增长而减少的原因的一个重要进展。
这项研究的论文高级作者Fabrisia Ambrosio博士表示：“我们对这项研究感到非常兴奋，这里有几个原因。一方面，它帮助我们了解肌肉再生的基本生物学原理以及随着我们年龄的增长它是如何失效的。然后，将这一信息带到下一步，我们可以考虑使用细胞外囊泡作为治疗手段来对抗这些与年龄有关的缺陷。”Ambrosio是UPMC国际的康复主任和皮特大学物理医学和康复的副教授。
这项新研究则是建立在几十年的研究基础上的。该研究表明，当老龄小鼠被给予年轻小鼠的血液时，许多细胞和组织都恢复了年轻的特征。但直到现在，还不清楚年轻血液中的哪些成分会带来这些恢复活力的效果。
“我们想知道细胞外囊泡是否有助于肌肉再生，因为这些载体通过血液和其他体液在细胞之间旅行，就像瓶中的信息一样，EV将信息传递给目标细胞，”论文第一作者、皮特大学物理医学和康复系博士后Amrita Sahu说道。
Ambrosio及其团队收集了年轻小鼠的血清即去除血细胞和凝血因子后剩余的血液部分，另外还将其注射到受伤肌肉的老年小鼠体内。跟接受安慰剂治疗的小鼠相比，接受年轻血清的小鼠表现出更强的肌肉再生和功能恢复，但当EV被移除时，血清的恢复特性就会消失，这表明这些囊泡介导了年轻血液的有益影响。
经过深入研究后，研究人员发现EV将编码抗衰老蛋白Klotho的遗传指令或mRNA传递给肌肉祖细胞，这是一种对骨骼肌再生很重要的干细胞类型。从老龄小鼠身上收集的EV携带的Klotho指令副本比年轻小鼠的少，这使得肌肉祖细胞产生这种蛋白质更少。
随着年龄的增长，肌肉在受损后无法很好地愈合，因为疤痕组织被沉积而不是恢复原来的肌肉结构。在早期的工作中，Ambrosio和她的团队指出，Klotho是肌肉祖细胞再生能力的一个重要调节器，这种蛋白质随着年龄的增长而减少。
新研究首次显示，跟年龄相关的EV货物的转变，导致了老年干细胞中Klotho的耗尽，这表明EVs可以被开发成治愈受损肌肉组织的新疗法。
Ambrosio说道：“EV可能有利于提高老年人肌肉的再生能力并改善受伤后的功能恢复。我们非常兴奋的一个想法是用特定的货物来设计EV，这样我们就可以决定目标细胞的反应。”
除了肌肉，EV还可以帮助扭转衰老的其他影响。以前的工作已经证明，年轻的血液可以提高老年小鼠的认知能力。Ambrosio及其合作者获得了一项资助，他们将探索EV在逆转跟年龄相关的认知能力下降方面的潜力。