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Nature：第一个衰老细胞图谱
【字体： 大 中 小 】 时间：2022年12月23日 来源：Nature
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人类的组织和器官的自我再生能力有限，但他们一生中都有一个干细胞库，可以自我更新并分化成特定的细胞类型。这些干细胞被广泛研究，因为它们可以修复人体组织，因此在医学上有很大的潜力。一个国际研究团队，包括来自卢森堡大学系统生物医学中心(LCSB)和CIC bioune - brta的Antonio Del Sol教授，最近探索了衰老细胞在组织再生中的作用。他们的研究结果发表在12月的《自然》杂志上。
人类的组织和器官的自我再生能力有限，但他们一生中都有一个干细胞库，可以自我更新并分化成特定的细胞类型。这些干细胞被广泛研究，因为它们可以修复人体组织，因此在医学上有很大的潜力。另一方面，所有的人类细胞都可以进入一种叫做衰老的状态:它们停止繁殖但不会死亡，在组织中徘徊。随着这些衰老细胞在全身积聚，它们会影响附近的健康细胞。一个国际研究团队，包括来自卢森堡大学系统生物医学中心(LCSB)和CIC bioune - brta的Antonio Del Sol教授，最近探索了衰老细胞在组织再生中的作用。他们发现了衰老细胞和干细胞之间的关键相互作用，为改善终生肌肉修复开辟了潜在途径。他们的研究结果发表在12月的《自然》杂志上。
干细胞，衰老和组织更新
在人体内，干细胞存在于科学家所说的生态位中，这是组织中提供特定微环境的区域。在这个生态位内，其他细胞与干细胞相互作用并激活它们，促进组织再生。这一过程需要不同类型细胞之间的协调沟通，但其中涉及的机制尚不清楚。
随着衰老过程中再生功能的下降，而衰老细胞的积累，来自西班牙、中国、日本、美国和卢森堡的一组研究人员决定探索衰老在组织再生中的作用。LCSB计算生物学小组负责人Antonio Del Sol教授解释说:“我们的目标是研究体内的衰老细胞，了解它们是如何出现的，以及它们如何影响整个生命中的组织修复过程。”“为此，我们结合了庞培法布拉大学和广州生物医学与健康研究所的同事在小鼠身上进行的实验工作，以及我在LCSB和CIC bioGUNE-BRTA的团队开发的计算方法。”
损伤和年龄都不利于肌肉再生
专注于小鼠的肌肉组织，研究人员首先观察到，当肌肉受损或随着年龄增长，衰老细胞就会出现在肌肉中。他们的研究结果表明，损伤和衰老都会在一部分细胞中诱导高水平的氧化应激和DNA损伤的积累，促使这些细胞走向衰老。
在实验室进行的实验还表明，衰老的细胞群是干细胞周围再生生态位的一部分。这些衰老细胞在生态位的存在反过来抑制了生命各个阶段的肌肉再生。为了进一步说明衰老细胞的影响，科学家们可以通过从组织中去除衰老细胞来加速年轻小鼠的再生，并使年老小鼠的肌肉恢复活力。
“现在我们知道衰老细胞为什么会出现，它们对组织修复有如此直接的影响，我们想更好地了解衰老到底是什么，以及涉及到哪些机制，”文章的通讯作者Pura Muñoz-Cánoves教授说。
衰老细胞图谱，突出了常见特征
研究人员在体内生成了第一个衰老细胞图谱，揭示了再生肌肉中三个主要的衰老细胞群。除了识别这些存在于小鼠和人类体内的不同类型的衰老细胞外，研究小组还搜索了这些细胞的共同特征。他们的分析表明，衰老细胞分子多样，但有两个主要特征。
“当它们衰老时，细胞仍然保存着它们的一部分身份。它们的一些特征与它们最初的细胞类型相对应。这种细胞起源记忆解释了为什么衰老细胞看起来如此不同，”Del Sol教授详细说道，“然而，当我们更仔细地观察时，我们发现了两种通用的衰老标记:炎症和纤维化。”
通过研究，通过计算方法，肌肉中所有衰老细胞的整体功能上调，研究人员发现了这两个核心特征，提供了衰老细胞在体内的第一个分子和功能定义。
中和衰老细胞，促进再生
这些共同特征的鉴定是理解衰老细胞损害组织再生机制的关键。科学家们表明，存在于再生生态位中的衰老细胞通过促炎和促纤维化因子的分泌起作用。它们产生的分子会影响附近的干细胞，抑制它们的增殖并损害再生。
“受伤后，一些肌肉细胞会衰老，并创造出类似衰老的微环境。它们的分泌物反映了与衰老相关的炎症，甚至在年轻受伤的小鼠中也是如此。我们称之为炎症，这是它们削弱干细胞功能并阻止组织修复的机制。”
进一步的计算分析发现，脂质转运基因CD36可能是调节衰老细胞影响的一种方法。通过靶向这种特定的基因，研究人员可以改善年轻和老年小鼠的肌肉再生，同时减少炎症和纤维化。Cánoves教授指出:“现在需要进一步的研究来证实CD36是一种新的体内表型靶点。”
总之，消除衰老细胞或减少它们分泌的炎症因子可以产生有益的结果。随着衰老细胞像小鼠一样在人类肌肉中积累，这些发现为改善终生肌肉修复开辟了潜在途径，并对肌肉疾病的再生医学具有重要意义。
