永远年轻的肌肉
肌肉干细胞 骨骼肌干细胞
在正常情况下,骨骼肌卫星细胞(muSCs)处于静止状态,但受到损伤刺激后,它们会重新进入细胞周期,产生新的纤维或进行自我更新,以重建muSC池。在衰老过程中,肌纤维介导的再生能力严重受损,导致骨骼肌质量和力量的丧失(肌少症)。以前的研究表明,老化的肌肉微环境的变化会导致肌肉运动功能障碍,而年轻的环境可以逆转这一过程。最近发表的三篇论文对这一教条提出了挑战,它们定义了一种肌肉运动内在机制,使老年肌肉运动进入一种深层的、不可逆的衰老状态。
由Pura Munoz-Canoves、Helen M Blau和Bradley B Olwin领导的研究小组在三份独立的出版物中描述,年龄(20-25个月)或老年(28-32个月)小鼠的肌萎缩症无法修复肌肉损伤或补充肌萎缩症损伤的年轻骨骼肌。这是关于骨骼肌细胞从静止到衰老转变的首次报道。这一发现是三篇手稿中的第一篇,但它们都侧重于不同的机制,应该是相互联系的。
Pedro Sousa-Victor等人。老年肌肉干细胞将可逆的静止转变为衰老。
根据从老年和早衰(SAMP8 KO)小鼠中分离出的muSCs的基因表达谱,Munoz-Canoves的研究组定义了一个肌少症相关的卫星细胞信号,其中p16INK4a(细胞衰老的主要调节因子)显著上调。众所周知,INK4a位点被polycomb repression complex (PRC1)所抑制,Bim1是其中的一个重要成员。Bim1缺陷小鼠出现早衰,Bim1- ko muSCs p16INK4a表达水平升高,提示在muSCs中,PRC1功能失调是p16INK4a去抑制的基础。视网膜母细胞瘤(Rb)蛋白很可能作用于p16INK4a的下游导致衰老。事实上,p16INK4a的高表达水平与老年muSCs中Rb蛋白磷酸化水平的降低有关。
p16INK4在心肌细胞衰老中的作用是通过沉默使老年和bmi1缺失的卫星细胞增殖和自我更新能力得到恢复。作者还揭示了p16INK4a在人类骨骼肌中的参与,因为它在人类老年肌肉组织中的表达在诱导衰老的同时阻止了其肌生成功能。此外,人类p16INK4a基因的干扰通过减少衰老,恢复了老年muSCs的增殖。
本杰明·d·科斯格罗夫等人。肌肉干细胞群的再生可以恢复受伤肌肉的力量。
在证明年轻环境无法拯救老年musc的自我更新之后,Blau的小组描述了老年musc中P16Ink4a和p21Cip1的上调。知道这些因素可以诱导期间与压力相关的通路持续活化作者化验压力信号通路,发现年龄音乐呈现活跃p38α/βMAPK。使用年龄音乐文化包含软凝胶层粘连蛋白,作者表明,p38α/β抑制(SB202190或siRNA)增加的百分比功能干细胞能够增殖没有分化,表明扩大音乐从年龄小鼠发生自我更新。此外,当SB202190处理注入幼龄小鼠时,增强了老龄小鼠对muSCs的植入。此外,移植SB202190处理过的心肌细胞有助于修复大量的受体肌纤维,并使抽动力和破伤风力增加到幼鼠未受伤肌肉的水平。
Jennifer D. Bernet等人的p38 MAPK信号通路是衰老小鼠骨骼肌干细胞自我更新的细胞自主缺失的基础。
观察年龄在音乐所呈现的可怜的移植后移植到老鼠后,他的团队测试了p38α/βMAPK信号,因为它作为一个分子开关在静音乐激活。肌纤维上使用音乐播种文化中,作者发现p38α/βMAPK磷酸化调节音乐。对老年muSCs的基因表达研究发现,承诺基因(MyoD、myogenin)表达增加,与静止(Pax7)、非周期分裂、细胞生长和分化相关的基因表达减少。部分抑制p38α/β与SB203580岁音乐增加了音乐的比例与asymetrical部门和恢复静止细胞的数量近SCs的数字看到年轻的老鼠。为了描述通路的上游p38α/β在音乐作者FGFR1活化和信号在SCs相比年龄与年轻的老鼠。p38α/βMAPK磷酸化后刺激FGF-2治疗和减少后抑制FGFR1信号只在年轻的音乐而不是年龄的,突出的不敏感性p38α/βMAPK在音乐岁FGF加法。
综上所述,三份独立的报告显示,老龄的musc并没有表现出正常的可逆的静止状态,而是转变为不可逆的衰老前状态,这将影响其进一步的激活。这些研究揭示了心肌细胞衰老的两条途径,FGF-2 - > FGFR1 - > p38α/β和PRC1 - > p16INK4a分子- > Rb。这两条通路是间接连接还是顺序连接,可能迟早会被阐明。毋庸置疑的是,p16INK4a分子和p38α/β代表drugable sarcopenia目标和早衰。