永远年轻的肌肉。

正常情况下,骨骼肌卫星细胞(muSC)处于静止状态,但当受到损伤刺激时,它们重新进入细胞周期,生成新的纤维或自我更新,重建muSC池。在衰老过程中,muSC介导的再生受到严重损害,导致骨骼肌质量和力量的损失(肌少症)。以前的研究表明,老年肌肉微环境的变化导致muSC功能障碍,而年轻的肌肉环境可以逆转这一过程。最近的三篇论文对这一理论提出了挑战,它们定义了一种促使老年muSC进入深度和不可逆衰老状态的内在机制。

领导的小组对于Munoz-Canoves海伦M布劳布拉德利B奥尔文在三篇独立的出版物中描述了来自老龄(20-25个月)或老年(28-32个月)小鼠的muSCs无法修复肌肉损伤或补充受到挑战的年轻骨骼肌muSCs池。这些是关于骨骼肌细胞衰老的静止转移的首次报道。这个发现是三个手稿的第一个声明,但他们都集中在不同的机制,应该联系起来。

佩德罗Sousa-Victor.老年肌肉干细胞将可逆性静止转变为衰老。

基于老年和早衰症(SAMP8 KO)小鼠muSCs的基因表达谱Munoz-Canoves小组定义了一个与肌少症相关的卫星细胞信号,其中p16INK4a(细胞衰老的主要调控因子)显著上调。已知INK4a位点受多梳抑制复合物(polycomb repression complex, PRC1)的抑制,Bim1是PRC1的重要成员。Bim1缺陷小鼠表现出过早衰老,Bim1- ko muSCs表现出高水平的p16INK4a表达,这表明PRC1故障是muSCs中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,在老年muSCs中,p16INK4a的高表达水平与磷酸化Rb蛋白的减少相关。

p16INK4在muSC衰老中的作用被强调,当它的沉默恢复了老年和Bmi1-null卫星细胞的增殖和自我更新能力时,移植到小鼠。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muSCs中的表达阻止了它们的肌生功能,同时诱导衰老。此外,人类p16INK4a的遗传干扰通过减少衰老恢复了老年muSCs的增殖。

本杰明•d•.恢复肌肉干细胞群的活力使受伤的衰老肌肉恢复力量。

在证明了年轻环境无法挽救老年muSCs的自我更新之后,蓝色的团队描述了衰老muSCs中P16Ink4a和p21Cip1上调。知道这些因子可以在应激相关通路的持续激活中被诱导,作者分析了应激信号通路,发现衰老的muSCs存在活性的p38α/β MAPK。作者使用含有软水凝胶的层粘胶蛋白的衰老muSCs培养物,发现p38α/β抑制(SB202190或siRNA)增加了功能干细胞不分化增殖的百分比,表明衰老小鼠muSCs的扩张是通过自我更新发生的。此外,当注入年轻小鼠时,SB202190处理增强了老年小鼠muSCs的植入。此外,移植的SB202190治疗muSCs有助于修复高比例的受体肌纤维,并导致抽搐和破伤风力增加到年轻小鼠未受伤肌肉的水平。

詹妮弗·d·贝内.老年小鼠骨骼肌中p38 MAPK信号通路导致干细胞自我更新的细胞自主丧失。

观察老年muSCs移植小鼠后的固位不良,他的团队检测了p38α/β MAPK信号通路,因为它在静止muSCs激活过程中起分子开关的作用。用muSC在肌纤维培养上播种,作者发现在muSC中p38α/β MAPK磷酸化被上调。衰老muSCs的基因表达研究显示,承诺基因(MyoD, myogenin)表达增加,与沉默(Pax7)、不对称分裂、细胞生长和分化相关的基因表达减少。SB203580对衰老muSCs的p38α/β部分抑制增加了muSCs不对称分裂的百分比,并恢复了静止细胞的数量,几乎与年轻小鼠sc中看到的数量相同。为了描述p38α/β在muSCs中的上游通路,作者比较了衰老小鼠和年轻小鼠SCs中FGFR1的激活和信号转导。p38α/β MAPK磷酸化在FGF-2处理后被刺激,而在FGFR1信号抑制后减少,这表明p38α/β MAPK在老年muSCs中对FGF的添加不敏感。

综上所述,三份独立的研究报告显示,衰老的musc不再呈现正常的可逆休眠状态,而是转变为不可逆的衰老前期状态,从而阻碍了musc的进一步激活。这些研究揭示了muSCs衰老背后的两条通路:FGF-2->FGFR1->p38α/β和PRC1->p16INK4a->Rb。这两种途径是间接的还是顺序的,我们迟早会弄清楚。毫无疑问的是,p16INK4a和p38α/β都是肌少症和早衰症的药物靶点。

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