研究人员发现，衰老的肌肉干细胞为了生存而牺牲了速度，这要归功于一种帮助它们应对衰老压力的蛋白质。图片来源：Shutterstock
随着年龄增长，肌肉受伤后的恢复速度通常会变慢，但科学家们可能已经找到了其中的重要原因。
加州大学洛杉矶分校(UCLA)进行的一项小鼠研究发现，衰老的肌肉干细胞会积累高水平的某种蛋白质，这种蛋白质会减缓它们迅速激活并修复受损组织的能力。与此同时，这种蛋白质似乎也有助于细胞应对衰老肌肉中发现的恶劣条件。
这项发表在《科学》杂志上的研究指出，与衰老相关的一些生物变化可能不仅仅是衰退的迹象，反而可能是帮助细胞生存的保护性适应机制。
"这引导我们以一种新的方式思考衰老，"该研究资深作者、UCLA埃利和埃迪特·布罗德再生医学与干细胞研究中心主任Thomas Rando博士表示。
"这看似违反直觉，但那些经历衰老后依然存活的干细胞实际上可能是功能最差的。它们能够存活不是因为工作能力出色，而是因为生存能力最强。这为我们理解为何组织随年龄衰退提供了完全不同的视角。"
与肌肉修复减缓相关的蛋白质
由博士后学者Jengmin Kang和Daniel Benjamin领导的研究人员比较了从小鼠体内提取的年轻和衰老肌肉干细胞。他们发现一种名为NDRG1的蛋白质水平随年龄显著上升，在老年细胞中达到的浓度比年轻细胞高出3.5倍。
NDRG1在细胞内起到类似"刹车"的作用。它抑制一种名为mTOR的信号通路，而mTOR通常有助于促进细胞激活和生长。
为了确定NDRG1是否导致肌肉恢复减慢，科学家们研究了自然衰老至相当于人类75岁左右的小鼠。当他们阻断NDRG1活性时，老年肌肉干细胞迅速恢复了年轻行为，变得更加活跃，并改善了受伤后的肌肉修复。
然而，这种改善伴随着一个缺点。没有NDRG1提供的保护作用，随着时间推移，存活的干细胞数量减少。结果，组织在反复受伤后再生能力下降。
生存与性能的权衡
"可以将其比作马拉松选手与短跑选手的区别，"同时也是UCLA大卫·格芬医学院神经病学教授的Rando表示。"年轻动物中的干细胞是过度功能化的——在它们擅长的工作（即短跑）上表现极佳，但不适合长期生存。它们可以完成100码冲刺，但甚至无法跑完马拉松的一半路程。相比之下，衰老的干细胞就像马拉松选手——反应较慢，但更适合长期生存。然而，正是使它们在长距离中表现出色的特性，也导致它们在短跑中表现不佳。"
研究人员通过多种不同方法证实了他们的结果。他们在实验室培养物和活体组织中检查了来自年轻和老年小鼠的肌肉干细胞。
在这些实验中，模式始终保持一致。NDRG1水平升高降低了细胞快速激活和修复肌肉的能力，同时也提高了它们的弹性和长期生存能力。
细胞幸存者偏差
据研究人员称，NDRG1的上升可能是由他们所描述的"细胞幸存者偏差"驱动的——NDRG1不足的干细胞随时间逐渐消失，留下一个生存能力更好但功能更慢的群体。
"一些看似有害的与年龄相关的变化——如组织修复减慢——实际上可能是避免更严重后果的必要妥协：干细胞池的完全枯竭，"Rando表示。
研究人员将这一现象比作自然界中常见的权衡。在干旱、饥荒或极度寒冷等困难条件下，动物通常会将资源转向生存机制（如冬眠），而非繁殖。肌肉干细胞在衰老过程中可能也在做类似的事情，将资源从其生殖角色（制造更多细胞）转向生存。
"物种因繁殖而生存，但在匮乏时期，动物会启动自身的弹性程序，"Rando表示。"自然界中有许多在压力时期将资源分配给生存的例子。这与我们在细胞水平上看到的情况完全一致。"
对未来抗衰老疗法的影响
这一发现可能有助于指导未来开发改善组织修复同时保持干细胞存活的疗法。然而，Rando警告说，增强干细胞功能的一个方面可能会带来意想不到的后果。
"没有免费的午餐。我们可以暂时改善老化细胞在某些组织中的功能，但每次这样做时，都可能带来潜在成本和负面影响。"
研究团队计划继续研究决定干细胞在衰老过程中如何平衡生存与表现的分子机制。
"这个基因几乎就像是我们已经打开的了解这些权衡控制机制的门户，这些权衡不仅对物种进化至关重要，对个体内部组织的衰老也至关重要，"Rando表示。
该研究得到了美国国立卫生研究院、NOMIS基金会、银河研究基金会、Hevolution基金会和韩国国家研究基金会的资助。
【全文结束】