随着发达国家的老龄化人口不断增加，衰弱和残疾成为越来越严重的健康问题。肌少症——年龄相关的肌肉质量和功能丧失——是导致老年人虚弱和行动不便的重要因素。受影响的人群更容易住院，并且由于跌倒和骨折等事件导致健康状况迅速恶化。
肌肉干细胞，也称为肌卫星细胞，在肌肉发育、修复和组织保存中发挥着关键作用。然而，这些细胞会随着年龄的增长而变得功能失调。
来自桑福德·伯纳姆·普雷比斯的研究人员一直在研究老化的干细胞与年轻干细胞之间的差异以及如何逆转这些与年龄相关的变化。他们最新的研究发表在《细胞干细胞》杂志上，展示了用天然存在的脂质前列腺素E2（PGE2）治疗老年小鼠的效果，该治疗改善了老年动物的肌肉再生和力量。
骨骼肌老化是自然衰老过程的一部分，表现为肌肉力量、质量和功能逐渐下降。肌少症的迹象通常在一个人的30岁或40岁时开始出现，并在60岁后加速。虽然肌肉损失不可避免，但其进展可以通过健康的生活方式来减缓，包括定期进行体力活动、抗阻训练和富含蛋白质的饮食——或者因久坐不动和疾病而加快。近年来，研究人员也在努力开发旨在减缓这一衰老方面的疗法。
肌肉干细胞在骨骼肌的再生能力中起着至关重要的作用。这些被称为卫星细胞的细胞位于肌肉纤维和周围细胞外基质之间。随着年龄的增长，卫星细胞的功能障碍成为肌肉组织再生潜力降低的关键因素。由此导致的肌肉损失进一步加剧了修复损伤的能力下降——例如由跌倒或手术引起的损伤——这可能导致虚弱、残疾和死亡率增加。
“我们知道肌少症的一个主要原因是需要修复肌肉损伤的肌肉干细胞会随着年龄增长而功能失调。我们一直在试图了解老化的干细胞与年轻的干细胞有何不同，以及如何逆转这些变化，”桑福德·伯纳姆·普雷比斯心血管和肌肉疾病中心、数据科学中心以及癌症代谢和微环境项目的助理教授王玉新（Will Wang）博士说。
在新的研究中，王和他的同事展示了PGE2治疗可以增强老年小鼠的肌肉再生和力量。研究还揭示了PGE2治疗的工作原理，表明它可以对抗与肌肉干细胞衰老相关的分子变化。
科学家们首先检查了PGE2及其受体EP4的作用。他们的先前研究表明，在年轻小鼠中，PGE2信号触发肌肉干细胞在肌肉受伤时再生。
在老年小鼠中，研究小组发现，老年肌肉干细胞上的EP4表达要么缺失，要么只有年轻干细胞的一半。
“肌肉中的PGE2水平也会随着年龄增长而下降，所以我们看到从信使和接收者两方面都减少了信号传递，”王说。“PGE2是一个闹钟，唤醒干细胞并修复损伤。衰老实际上降低了闹钟的音量，而干细胞也戴上了耳塞。”
然而，研究人员发现有可能重置这个细胞钟的强度，从而克服衰老的影响。
通过在肌肉损伤后给老年小鼠施用稳定形式的PGE2，并结合运动，王和他的团队观察到，与未治疗的小鼠相比，接受治疗的小鼠具有更大的肌肉质量和力量。
“最让我惊讶的是，单次剂量的治疗就足以恢复肌肉干细胞的功能，而且这种效果远远超出了药物的作用时间，”王说。“除了制造新的肌肉，干细胞还留在组织中，在那里它们维持PGE2的效果，并赋予肌肉进一步的再生能力。”
研究人员发现，PGE2治疗通过调节关键转录因子的活性，逆转了许多与年龄相关的改变。
“在衰老过程中上调的基因在接受治疗后被下调，反之亦然，”王说。
除了推进肌肉再生研究和对抗肌少症及其相关的健康风险，王和他的团队还计划扩大他们的研究范围，包括其他组织。他们的发现表明，PGE2在肌肉健康之外也起着重要作用，通过多种机制可能对身体的其他组织有益。
王强调：“证据表明，PGE2不仅仅作用于一种机制。我们之前已经证明，PGE2还可以对肌肉纤维和神经元产生积极影响。”
这一发现为PGE2在再生医学中的更广泛应用打开了大门，因为它已被证明在肠道、肝脏等多种其他组织的再生过程和信号通路中发挥作用。这表明了一种有希望的方向，以恢复老化组织的再生能力，提供了一条更全面地应对衰老过程的途径。
“最终目标是通过逆转衰老的影响来提高人们的生活质量，”王总结道。
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