随着年齡的增長，我們的肌肉會逐漸變小變弱并且受傷後愈合的能力變差。在一項新研究中，來自UPMC和匹茲堡大學的研究人員确定了小鼠肌肉年輕化的一個重要媒介，而這一發現可能會推動老年人的肌肉再生療法。
該研究于2021年12月6日發表在《Nature Aging》上，其證明了被稱為細胞外囊泡(EV)的循環梭子将被稱為Klotho的長壽蛋白的遺傳指令傳遞給肌肉細胞。老年小鼠的肌肉功能喪失和肌肉修複受損可能是由老化的EV驅動，它攜帶的這些指令的副本則要比年輕動物的少。
這些發現是在了解肌肉再生能力會随着年齡的增長而減少的原因的一個重要進展。
這項研究的論文進階作者Fabrisia Ambrosio博士表示：“我們對這項研究感到非常興奮，這裡有幾個原因。一方面，它幫助我們了解肌肉再生的基本生物學原理以及随着我們年齡的增長它是如何失效的。然後，将這一資訊帶到下一步，我們可以考慮使用細胞外囊泡作為治療手段來對抗這些與年齡有關的缺陷。”Ambrosio是UPMC國際的康複主任和皮特大學實體醫學和康複的副教授。
這項新研究則是建立在幾十年的研究基礎上的。該研究表明，當老齡小鼠被給予年輕小鼠的血液時，許多細胞群組織都恢複了年輕的特征。但直到現在，還不清楚年輕血液中的哪些成分會帶來這些恢複活力的效果。
“我們想知道細胞外囊泡是否有助于肌肉再生，因為這些載體通過血液和其他體液在細胞之間旅行，就像瓶中的資訊一樣，EV将資訊傳遞給目标細胞，”論文第一作者、皮特大學實體醫學和康複系博士後Amrita Sahu說道。
Ambrosio及其團隊收集了年輕小鼠的血清即去除血細胞和凝血因子後剩餘的血液部分，另外還将其注射到受傷肌肉的老年小鼠體内。跟接受安慰劑治療的小鼠相比，接受年輕血清的小鼠表現出更強的肌肉再生和功能恢複，但當EV被移除時，血清的恢複特性就會消失，這表明這些囊泡介導了年輕血液的有益影響。
經過深入研究後，研究人員發現EV将編碼抗衰老蛋白Klotho的遺傳指令或mRNA傳遞給肌肉祖細胞，這是一種對骨骼肌再生很重要的幹細胞類型。從老齡小鼠身上收集的EV攜帶的Klotho指令副本比年輕小鼠的少，這使得肌肉祖細胞産生這種蛋白質更少。
随着年齡的增長，肌肉在受損後無法很好地愈合，因為疤痕組織被沉積而不是恢複原來的肌肉結構。在早期的工作中，Ambrosio和她的團隊指出，Klotho是肌肉祖細胞再生能力的一個重要調節器，這種蛋白質随着年齡的增長而減少。
新研究首次顯示，跟年齡相關的EV貨物的轉變，導緻了老年幹細胞中Klotho的耗盡，這表明EVs可以被開發成治愈受損肌肉組織的新療法。
Ambrosio說道：“EV可能有利于提高老年人肌肉的再生能力并改善受傷後的功能恢複。我們非常興奮的一個想法是用特定的貨物來設計EV，這樣我們就可以決定目标細胞的反應。”
除了肌肉，EV還可以幫助扭轉衰老的其他影響。以前的工作已經證明，年輕的血液可以提高老年小鼠的認知能力。Ambrosio及其合作者獲得了一項資助，他們将探索EV在逆轉跟年齡相關的認知能力下降方面的潛力。