Nature：揭示肌肉组织再生壁龛中的衰老细胞会抑制肌肉再生

在一项新的研究中，来自西班牙国家心血管病研究中心、加泰罗尼亚科研与高级研究所和庞培法布拉大学等研究机构的研究人员确定了受伤后不可避免地出现的受损细胞（衰老细胞）如何对组织再生产生负面影响，以及这种机制如何在老年时期积极运作，但令人惊讶的是在年轻时期也是如此。这种负面作用可以通过遗传手段和药物来克服，从而恢复干细胞的再生功能。相关研究结果于2022年12月21日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Senescence atlas reveals an aged-like inflamed niche that blunts muscle regeneration”。

组织再生取决于干细胞群体和其邻近的细胞，这一过程的效力随着年龄的增长而下降。这种下降的原因在很大程度上仍然未知。

论文通讯作者、Pura Muñoz-Cánoves博士和Eusebio Perdiguero博士在小鼠实验中发现，衰老细胞是肌肉组织再生壁龛（muscle tissue regenerating niche，也译为肌肉组织再生微环境）的新调节成分，在生命的各个阶段都会阻碍肌肉再生。

细胞衰老是一种不可逆转的细胞周期停滞状态，通常在组织损伤后和与年龄有关的疾病中出现。细胞不会死亡，而是保持在休眠状态。与细胞凋亡（一种程序化的细胞死亡）一起，衰老是身体用来控制肿瘤所显示的不需要的细胞增殖的机制之一。

因此，对这些细胞的研究具有很大的生物医学意义。此外，衰老细胞会影响组织修复过程，但是在胚胎发育和肝脏及皮肤修复或重编程过程中，已记录到衰老细胞发挥着抑制肿瘤的有益作用。

尽管有这些原因，很少有研究试图在体内对它们进行图谱分析和表征。这主要归因于这些细胞的稀有性和稀缺性，即便在老年组织中也是如此。

在这项新的研究中，这些作者生成了首个不同年龄段的小鼠受损骨骼肌的衰老细胞的转录组图谱。他们发现，衰老细胞具有广泛的异质性，但它们显示出共同的特征，包括分泌促炎性因子和促纤维化因子。这种分泌反过来影响附近的干细胞，阻碍它们的再生能力，从而损害肌肉再生。

年轻小鼠和年老小鼠再生肌肉中的衰老细胞。图片来自Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-05535-x。

这些研究结果显示，减少衰老细胞载量（通过诱导这些细胞死亡的遗传手段或药物治疗）改善了老年肌肉的再生，而且出乎意料的是也改善了年轻肌肉的再生。年轻组织中的这些益处是由于减少了干细胞附近环境的炎症，从而促进了干细胞的功能。

Muñoz-Cánoves说，“这与衰老细胞，甚至年轻组织中的衰老细胞，创造了一种过度炎症的微环境的概念一致，这种过度炎症的微环境反映了与衰老有关的炎症，即炎性衰老（inflammaging）。因此，即使在年轻小鼠中，衰老细胞也会激起干细胞壁龛的预期老化；因此，减少衰老细胞载量，减弱干细胞壁龛中的炎症，改善肌肉修复。”

Perdiguero博士说，“”除了靶向衰老细胞的生物医学益处之外，这种肌肉衰老细胞图谱提供的新分子信息可能会被用于了解衰老细胞在其他组织中的功能，这些组织的衰老细胞要么根本就没有进行过图谱分析，要么缺乏足够的数量。

现有的许多研究已表明，衰老细胞的影响是多种多样的（有益或有害），并取决于组织环境和类型、损伤的持续时间、衰老细胞的持续程度以及有机体的年龄。

Muñoz-Cánoves博士说，因此，“应该在不同的背景下，在正常、衰老和疾病状态下研究衰老细胞的作用。总之，这篇论文中显示的信息将有助于推进我们对衰老细胞的了解，并在再生医学和衰老的背景下找到靶向它们的新疗法。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

1. Pura Muñoz-Cánoves et al. Senescence atlas reveals an aged-like inflamed niche that blunts muscle regeneration. Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-05535-x.

2. Researchers characterize rare, damaged cells that block the functions of their neighbors
https://phys.org/news/2022-12-characterize-rare-cells-block-functions.html