在衰老过程中，骨骼肌再生能力下降，这是由于肌源性和非肌源性细胞及其相互作用的改变所致。这种再生功能障碍尚未得到全面理解和高时空分辨率的研究。我们收集了来自年轻（约5个月大）、老年（约20个月大）和高龄（约26个月大）小鼠肌肉的273,923个单细胞转录组和高分辨率空间转录组图谱，在肌毒素损伤后的多个时间点进行了分析。我们发现了八种免疫细胞类型，这些细胞类型的动态变化随年龄加速或延迟。我们观察到特定于老年和高龄肌肉的肌肉干细胞状态和轨迹，并通过在单细胞和空间转录组数据中评分实验衍生和策划的基因特征，评估了它们与衰老的关联。这揭示了在老年肌肉的损伤区域中，衰老样肌肉干细胞亚群的升高。这项资源提供了小鼠生命周期中肌肉再生能力下降的细胞状态变化的全面图景。
无论年龄如何，我们在损伤后的最初几天（第1天和第2天）检测到的肌肉干细胞和祖细胞数量很少（分别为2.1%和1.1%），而肌肉干细胞和祖细胞的数量在第5天达到峰值（9.7%）。这一结果与之前的研究一致。然而，不同年龄段的肌肉干细胞和祖细胞峰值时间有所不同：年轻小鼠在第5天达到峰值，老年小鼠在第3.5天达到峰值，高龄小鼠在第7天达到峰值。尽管峰值时间的差异在统计上不显著，但确实表明高龄小鼠的肌肉干细胞和祖细胞反应延迟。无论年龄如何，我们在第0天和第7天检测到的肌核数量最多（分别为15.1%和10.6%）。虽然三个年龄段的肌核动态非常相似，但在第0天和第7天，老年和高龄样本中的肌核数量多于年轻样本。
接下来，我们试图探讨骨骼肌再生过程中年龄特异性差异的衰老现象。哺乳动物衰老的标志包括干细胞耗竭、细胞间通讯改变和细胞衰老。在单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据中识别衰老细胞具有挑战性，因为传统用于识别衰老细胞的标记物表达水平低，仅在某些细胞类型中表达，或需通过细胞定位和酶功能来检测。例如，衰老细胞通常通过持续表达细胞周期调节因子p16（Cdkn2a）、p21（Cdkn1a）、p53和/或Rb来识别。衰老细胞还表现出衰老相关分泌表型（SASP），包括促炎细胞因子和趋化因子、生长调节因子、血管生成因子和基质金属蛋白酶（如_Mmp3_）。为了检查单个衰老基因特征，我们量化了_Cdkn2a_（编码p16）、Cdkn1a（编码p21）、Mmp3（一种衰老相关的基质金属蛋白酶）和_Glb1_的丰度。
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