一项新研究表明，间歇性禁食与局部应用Wnt3a治疗相结合，可以在老年小鼠中恢复骨修复功能，达到与年轻动物相当的水平，为逆转年龄相关的组织衰退提供了一种有前景的方法。
这项研究发表在《eLife》上作为审阅预印本，编辑们认为其分析严谨，证据令人信服，为一种潜在的新疗法提供了基础，该疗法不仅可以恢复老化的骨修复功能，还可能扩展到其他组织的修复。
随着全球人口的老龄化，身体再生和修复能力的下降成为一个日益严峻的挑战，突显了创新治疗方法的重要性。
“骨修复的关键是一种称为成骨祖细胞（osteoprogenitors）的细胞，这些细胞负责生成新的骨组织。随着动物年龄的增长，这些细胞的数量和功能都会下降，限制了骨骼的再生能力。”该研究的主要作者、瑞士洛桑大学生物医学科学系和英国伦敦国王学院基因治疗与再生医学中心的前博士生Joshua Reeves解释道。“颅盖骨——头骨的一部分——特别容易受到与年龄相关的愈合问题的影响。两种主要描述的成骨祖细胞微环境是覆盖所有扁平骨的骨膜和仅存在于颅盖骨之间的缝间间充质。”
为了了解骨修复随年龄变化的情况，Reeves及其同事研究了小鼠模型中骨膜和缝间间充质随年龄的变化。
年龄相关骨结构和修复的变化
首先，他们分析了小鼠颅盖骨在衰老过程中的变化，发现随着年龄的增长，骨结构和愈合能力明显下降。研究团队注意到，骨膜内的骨形成组织中的血管从成年期开始减少。
他们还观察到老化成骨（骨形成）隔室的变化，包括肌动蛋白水平升高和细胞核拉长——都是僵硬度增加的标志。此外，老年小鼠的生物能通路尤其是线粒体功能有所下降。这些改变导致成骨祖细胞数量减少和功能受损，削弱了骨健康和修复能力。
接下来，研究团队尝试通过Wnt3a绷带——一种输送Wnt3a蛋白的特殊生物医学设备，这种蛋白在调节成骨祖细胞行为方面起着关键作用——来增加老年小鼠的成骨祖细胞数量。尽管这确实增加了成骨祖细胞的数量，但并未恢复愈合能力，表明老化细胞本身存在更深层次的问题。
间歇性禁食：改变游戏规则的干预措施
间歇性禁食——一种交替进行进食和禁食的饮食方法——已被证明可以提高成年动物的骨密度。因此，研究团队尝试将Wnt3a绷带治疗与间歇性禁食相结合，用于患有颅盖骨缺损的老年小鼠。
在这种条件下，老年小鼠实现了与年轻同类相当的骨修复水平。进一步分析表明，间歇性禁食特别是通过增强线粒体活性和减少与年龄相关的细胞应激，使成骨祖细胞得到恢复。这些效果还可以通过靶向特定途径，如补充烟酰胺单核苷酸（增强线粒体能量产生）来模拟。
此外，肠道微生物群的变化——特别是名为Akkermansia muciniphila的细菌数量增加——在增强组织健康和修复中发挥了关键作用。这表明饮食变化可能对骨健康有多种益处。值得注意的是，骨修复的改善是在不改变总热量摄入的情况下实现的，而是通过禁食本身。
作者强调，虽然他们的发现充满希望，但目前的研究仍处于早期阶段，且仅在小鼠中进行。随着进一步在人类中的验证，这种方法可能会带来帮助老年人更快愈合并维持更强骨骼的治疗方法，同时改善其他老化组织的修复和功能。
“短期协议如间歇性禁食、短暂提升细胞能量或通过短期治疗改善肠道微生物群的强烈暗示，表明老化组织处于可以逆转的状态。”洛桑大学生物医学科学系教授Shukry Habib说。“老化组织保留了通过针对性干预改善健康的潜力。我们的数据揭示了一个引人入胜的研究方向，即代谢和微生物群干预可以重新用于治疗老化、修复缺陷个体的组织损伤。”
参考文献：“恢复老化成骨祖细胞的骨修复”由Joshua Reeves、Pierre Tournier、Pierre Becquart、Robert Carton、Yin Tang、Alessandra Vigilante、Dong Fang和Shukry J Habib撰写，发表于2024年12月10日，《eLife》。
DOI: 10.7554/eLife.104068.1
(全文结束)
