综述:微环境驱动的卫星细胞在衰老相关肌少症中的再生与修复:机制与治疗前沿
【字体:
大
中
小
】
时间:2025年10月09日
来源:Stem Cell Research & Therapy 7.3
编辑推荐:
本综述系统探讨了肌少症(sarcopenia)发病机制中卫星细胞(SCs)及其动态微环境的核心作用,强调衰老导致的SC功能衰退(如线粒体功能障碍、p16INK4a/p21CIP1介导的细胞衰老)与微环境重塑(ECM硬化、免疫细胞浸润、FAPs异常分化)的双向调控。文章重点解析了Notch/Wnt/mTOR等信号通路失调、免疫细胞(如巨噬细胞极化)与SC的交互作用,并展望了靶向SC rejuvenation(如代谢调节、内分泌干预、细胞疗法)及单细胞组学/3D模型等前沿技术带来的治疗机遇。
卫星细胞微环境组成
骨骼肌修复依赖于驻留的肌肉干细胞(MuSCs),即卫星细胞(SCs),它们位于肌纤维质膜和富含层粘连蛋白的基底膜之间,构成支持肌肉维持和修复的自我更新库。其生物学进程受严格调控:稳态下SCs保持静息,偶发不对称分裂替代日常活动损伤的肌纤维以维持干细胞池;组织损伤后,SCs转为对称分裂,产生自我更新的SCs和成肌细胞,后者分化为肌管以重建肌纤维并驱动骨骼肌再生。
衰老显著削弱SC功能,其再生能力下降与内在衰老和微环境失调密切相关。SC微环境(niche)是一个多细胞集合体,包括肌纤维、细胞外基质(ECM)、免疫细胞、纤维脂肪源性祖细胞(FAPs)及血管神经网络,共同协调SCs的激活、增殖和分化。微环境稳态需严格维持静息-激活平衡,同时其动态行为转变由免疫细胞和FAPs通过复杂细胞间信号级联精确调控。SC不仅响应微环境信号,还通过旁分泌/自分泌信号主动调控邻近细胞行为。
肌纤维作为SC微环境的核心结构成分,通过基底膜的物理屏障动态隔离SCs与微环境元素(如免疫细胞、生长因子),同时介导直接接触依赖的机械化学信号。功能上,肌纤维分泌多效因子协调SCs静息-激活平衡。研究表明,肌纤维衍生的制瘤素M(oncostatin M)通过JAK-STAT3通路抑制SCs增殖和分化以维持静息态干细胞特性。系统性施用Yamanaka重编程因子(OSKM)可激活肌肉干细胞,促进其增殖,动态重塑微环境,并显著改善小鼠模型的骨骼肌再生。此外,制瘤素M信号异常激活加剧年龄相关的成肌分化能力下降。
肌纤维还分泌一系列生长因子和细胞因子关键调控SCs动力学。机械负荷或损伤时肌纤维释放的胰岛素样生长因子1(IGF-1)激活SCs中的PI3K/AKT/mTOR通路以促进增殖并抑制凋亡。衰老降低IGF-1生物利用度,导致SCs激活受损和再生延迟。类似地,肌纤维分泌的成纤维细胞生长因子2(FGF2)结合SCs上的FGFR1,通过ERK信号驱动其退出静息态;年龄相关的ECM硬化破坏FGF2-FGFR1相互作用,进一步损害再生能力。
肌纤维收缩产生的机械信号也调节SCs行为。拉伸激活SCs中的YAP/TAZ通路,通过上调MyoD和肌球蛋白增强其增殖和分化。此外,肌纤维衍生的细胞外囊泡(EVs)富含miRNAs(如miR-206、miR-133),通过靶向Pax7和Notch信号调控SCs命运,揭示了一种新型细胞间通讯模式。年龄相关的乳酸分泌和MCT1表达下降损害SCs生物能量学,加剧肌少症病理。受损肌纤维释放的ATP通过SCs上的P2x7受体诱导钙内流,触发快速激活和炎性细胞因子产生。
ECM-肌纤维界面也起关键作用。肌纤维通过分泌基质金属蛋白酶(MMPs)动态重塑周围ECM,降解胶原IV以促进修复过程中SCs迁移。这些发现共同确立肌纤维作为双功能微环境枢纽——提供物理锚定并通过分泌网络动态调控干细胞命运,从而为肌少症干预中靶向肌纤维-SCs串扰提供治疗策略。
作为SCs微环境的核心ECM支架,基底膜主要由IV型胶原、层粘连蛋白和蛋白聚糖组成,为SCs提供物理锚定并介导机械化学信号转导。衰老过程中ECM发生病理性重塑(胶原交联增加、弹性降低),通过YAP/TAZ信号抑制SCs功能,而靶向ECM生物力学可部分逆转衰老相关表型。
整合素(integrins)作为结合ECM组分的跨膜受体,形成连接ECM与细胞骨架的黏着斑。机械力改变整合素簇集和构象,激活下游信号通路如FAK和Rho GTPases。这些通路通过调控细胞骨架动力学和转录程序调节SCs静息、增殖和分化。衰老肌肉中硬化ECM过度激活RhoA/ROCK信号,稳定核内YAP/TAZ以驱动SCs向纤维生成分化而非肌生成。
转录共激活因子YAP和TAZ是ECM生物力学信号的核心介质。在软ECM(生理微环境)中,YAP/TAZ保持胞质内失活状态,维持SCs静息;在硬化ECM(衰老微环境)中,机械应力触发YAP/TAZ核转位,结合TEAD转录因子以促进细胞周期进入和增殖。矛盾的是,衰老中慢性YAP/TAZ激活通过抑制Pax7表达和诱导早熟分化破坏SCs自我更新。
SCs通过分泌蛋白酶(MMP2/9)和含miRNAs的外泌体主动重塑ECM。这些因子降解过量胶原并抑制成纤维细胞活性,维持微环境弹性。衰老中SCs分泌能力减弱破坏这一反馈环,导致ECM硬化和再生受损。逆转年龄相关ECM功能障碍的策略包括水凝胶基生物材料和MMP激活。这些干预措施突显ECM生物力学作为 rejuvenate 衰老肌肉干细胞和对抗肌少症的关键靶点。
通过肌动蛋白-整合素复合物的机械转导使SCs感知ECM生物力学线索,将机械力转化为细胞内信号以调控增殖和分化。值得注意的是,ECM组成呈现发育阶段特异性:Tierney团队鉴定胎儿SCs富集的tenascin-C、纤连蛋白和VI型胶原作为成人SCs的表观遗传重编程因子,赋予增强的再生潜力。
神经肌肉接头(NMJs)作为关键微环境组分,通过神经营养因子分泌调控SCs增殖、分化和肌肉稳态。双向SCs-NMJ串扰确保肌肉再生和功能完整性:SCs分泌神经营养因子(NTFs)维持NMJ突触可塑性,而NMJ衍生信号(如乙酰胆碱受体激活)反馈调节SCs静息-激活动力学。
衰老导致NMJ相关SCs亚群耗竭和功能障碍,施万细胞(SC)通讯中断加剧NMJ结构退化和肌肉萎缩。机制上,SCs通过Notch/Jagged1轴时空协调NMJ修复,而早熟SCs激活破坏这一网络,诱导YAP依赖的信号失调和再生受损。
除神经调控外,营养调节通过生长因子介导的通路成为MuSCs动力学的关键决定因素。营养-生长因子-MuSCs轴代表一个关键调控框架,其中系统和局部营养可用性与生长因子信号协同调控MuSCs动力学。该轴核心是代谢底物与信号分子间 interplay:支链氨基酸(BCAAs),特别是亮氨酸,通过Sestrin2介导的 disinhibition 激活MuSCs中的mTORC1信号。激活的mTORC1促进增殖并抑制自噬,这一过程对干细胞池维持至关重要。年龄相关的循环BCAAs下降损害mTORC1活性,驱动MuSCs静息和再生衰退。例如,富亮氨酸饮食激活衰老MuSCs中的mTORC1,改善肌肉质量。
这种代谢调控与IGF-1/PI3K-Akt通路整合相汇。蛋白质摄入增强的IGF-1分泌结合MuSCs受体激活PI3K-Akt信号,增强MyoD表达同时抑制FoxO介导的凋亡。因此,定位营养-生长因子-MuSCs轴作为开发靶向年龄相关肌少症和神经肌肉退行性变的干预措施的关键前沿。
研究表明增殖SCs主要定位 near 血管结构,其中内皮细胞(ECs)通过分泌因子包括IGF-1、HGF、PDGF-BB和VEGF促进SCs增殖。相反,分化的成肌细胞在体外展现促血管生成效应。通过小鼠和人类肌肉组织的荧光标记和三维成像,研究者揭示SCs通过VEGFA分泌招募毛细血管网络,建立利于其静息和自我更新的微环境。
除常规血流动力学调节和代谢交换作用外,骨骼肌血管系统通过微血管结构与成肌前体细胞和SCs相互作用以调节肌肉发育和再生。周细胞(pericytes)作为特化的管周细胞,关键调控MuSCs微环境。通过人类肌肉的谱系追踪和定量分析,研究者证明周细胞通过分别分泌IGF-1和ANGPT1协调肌生成分化和SCs维持。周细胞消融破坏SCs功能并损害再生,突显其在肌肉稳态中不可或缺的作用。这些发现阐明内皮-SCs相互作用的时空耦合性质,为肌少症治疗靶向血管-肌生成提供机制基础。
巨噬细胞通过分泌多种细胞因子和生长因子影响卫星细胞。例如,衰老导致的巨噬细胞分泌生长分化因子3(GDF3)减少对成人肌生成有负面影响,降低卫星细胞数量及其成肌能力。SCs通过分泌IGF-2反馈诱导巨噬细胞氧化磷酸化,建立促再生抗炎反馈环。基因敲除模型确认巨噬细胞耗竭导致再生失败,突显其不可或缺性。这种表型转换和代谢重编程的时空耦合开创了针对肌肉退行性疾病的巨噬细胞-SCs轴靶向治疗。
另一方面,巨噬细胞分泌骨桥蛋白(OPN)增加破坏对肌肉损伤的正常炎症反应,导致再生缺陷。研究进一步证明中性粒细胞通过旁分泌信号协调巨噬细胞激活和SCs功能,建立再生级联的调控轴。这种时间分相的免疫重塑为衰老和疾病背景下的再生失败提供关键见解。
具免疫调节功能的T细胞通过调制炎症反应强度和时间 contribute to 卫星细胞微环境稳态。T细胞衍生的细胞因子激活STAT3/NF-κB轴以驱动SCs体外扩增,而IL-1α/TNF-α信号抑制炎症介导的干细胞池耗竭,共同形成整合免疫监视与促再生信号的双向免疫调控网络。
CD8+细胞毒性T淋巴细胞(CTLs)可通过分泌趋化因子配体2(CCL2)吸引巨噬细胞,间接促进卫星细胞增殖,也可能直接作用于成肌细胞促进肌肉再生。CD4+调节性T细胞(Treg cells)分泌的白细胞介素-10(IL-10)可促进巨噬细胞向M2型转化,也能分泌双调蛋白(amphiregulin)直接作用于成肌细胞,增加其分化能力。衰老可能影响这些淋巴细胞的功能和数量,从而影响卫星细胞。
衰老伴随免疫系统的系统性变化,影响许多能影响肌肉再生的髓系和淋巴系细胞群体,导致慢性炎症状态。慢性炎症中各种细胞因子和分子表达发生变化。例如,促炎细胞因子如肿瘤坏死因子-α(TNFα)和干扰素-γ(IFNγ)表达增加,而有益肌肉再生的因子如胰岛素样生长因子-1(IGF1)表达减少。这些变化影响卫星细胞功能和肌肉再生过程,可能导致进行性肌肉质量和功能丧失。
纤维脂肪源性祖细胞(FAPs)是驻留在骨骼肌中的多能间充质祖细胞,展现分化为成纤维细胞、脂肪细胞、成骨细胞和软骨细胞的潜力。失调的炎症反应触发病理性FAPs积累,驱动肌肉纤维化、脂肪生成和再生受损——这一发现暗示FAPs在肌少症发病机制中的作用。
鉴于其多效功能,FAPs已成为过去十年肌肉再生研究的焦点。2019年,通过单细胞测序分析,发现肌肉中以表达TIE2和VCAM1为特征的FAPs亚群使肌肉能适应生长和损伤的生理和病理刺激。损伤激活的VCAM1+FAPs通过调控巨噬细胞介导的炎症反应促进肌肉再生。
FAPs是调控ECM重塑和免疫-SC串扰的间充质祖细胞。衰老中,慢性炎症根本性重编程FAP行为。促炎细胞因子通过STAT3/PPARγ激活驱动FAPs向纤维脂肪生成分化。这种转变自我强化——衰老FAPs过度产生TGF-β,进一步激活SCs中的纤维化SMAD信号,抑制肌生成同时促进胶原沉积。
一项以70至89岁老年人为研究对象的随机对照试验研究将受试者分为体力活动组和健康教育对照组,旨在探讨体力活动对老年人肌肉力量和骨骼肌脂肪浸润的影响。结果显示适度体力活动可预防老年人肌肉力量进一步下降和肌肉脂肪浸润增加,且体力活动对肌肉脂肪的影响具部位特异性。
FAP-SCs相互依赖已被近期进展进一步 delineated。在PDGFRα CreER小鼠模型中,FAPs耗竭显示损害SCs增殖,减少其再生池,并加剧肌肉萎缩——直接证实FAPs在肌生成维持中的 essential 作用。转录组分析揭示激活的FAPs上调WNT1诱导性信号通路蛋白1(WISP1)以增强SCs扩增和分化。此外,FAPs通过基质重塑和协调SCs-免疫相互作用促进再生。值得注意的是,Osr1——一个近期鉴定的FAP特异性转录因子——被证明整合炎症调制、基质分泌和SCs驱动的再生,突显FAPs作为肌肉稳态的主调控者。
单细胞测序揭示FAPs固有异质性,鉴定皮下脂肪组织中FAP样脂肪基质细胞(ASCs)。FAPs耗竭阻断脂肪浸润和ScAT衍生受损肌肉再生。单细胞转录组学的突破使能系统性表征FAP异质性及其在肌肉再生和疾病进展中背景依赖的分子相互作用。这种细胞多样性 underscore FAPs多方面的调控作用:急性损伤中,FAPs快速进入细胞周期并分泌营养因子支持SCs的成肌活性。相反,失调的FAPs激活与病理状况如肌营养不良和衰老中的纤维脂肪组织积累机制相关。
卫星细胞介导的再生与衰老相关肌少症
肌少症的退行性病理与SCs功能下降 intrinsically linked,其中衰老驱动三重有害适应:(1)由于损伤感知和肌生成 commitment 受损导致再生潜力显著降低;(2)静息-激活 equilibrium destabilization,以异常Notch/Wnt信号串扰为特征;(3)细胞自主损伤与微环境恶化(慢性低度炎症、胶原交联介导的ECM硬化)的自我强化恶性循环。
近期微环境中心研究进展阐明涉及SCs及其微环境相关组分——包括FAPs、巨噬细胞和内皮细胞——的复杂调控网络。这些时空协调的信号系统不仅 orchestrate 肌肉修复过程,还提供增强SCs再生能力的新治疗策略,为对抗肌少症提供有前景的途径。
靶向SCs功能 rejuvenation 的治疗策略聚焦于衰老相关信号通路的精准干预。细胞周期调节因子p16INK4a作为核心衰老标志物,通过异常积累阻断SCs自我更新和不对称分裂驱动再生损伤。p38α/β MAPK和mTORC1信号的药理学抑制下调p16INK4a表达并恢复干细胞活性。机制上,锌指转录因子Slug作为p16INK4a的直接转录抑制因子,在衰老SCs中显著减少;其功能丢失 underlie p16INK4a依赖的衰老,而外源Slug过表达逆转再生缺陷,提名其作为表观遗传治疗靶点。
这些发现为开发靶向p16INK4a信号以恢复衰老肌肉再生能力的治疗策略提供分子基础。SCs cellular senescence 是肌少症的关键驱动因素,由相互关联的通路包括p16INK4a/pRB和p53/p21CIP1调控。虽然p16INK4a因其在阻断SC自我更新中的作用被强调,新兴证据 underscore p53和p21对年龄相关SC dysfunction 的关键贡献。在衰老SCs中,DNA损伤和氧化应激激活p53,导致p21上调和成肌分化受损。小鼠骨骼肌中p21过表达诱导标志性衰老特征,包括DNA损伤 foci、线粒体功能障碍和SASP因子分泌(如IL-6、MMPs)。这导致肌肉萎缩、纤维化和再生受损,表型复制肌少症病理。在慢性肾病模型中,p21表达与肌肉消耗相关,其被 senolytic 药物抑制恢复SC增殖能力。
基于SCs重编程的 rejuvenation 策略推进至临床前验证:小分子抑制剂(如p38 MAPK阻断剂、SETD7甲基转移酶拮抗剂)通过表观遗传重塑增强衰老SCs体外扩增,而核重编程因子(OCT4/SOX2/KLF4)的瞬时mRNA转染逆转人类SCs衰老并恢复衰老小鼠移植后肌肉力量,验证同种异体细胞治疗可行性。然而,临床转化受关键瓶颈阻碍——需模拟生物物理微环境特性(如硬度、拓扑)的生物工程培养系统以保持SCs干性和谱系承诺。未来研究必须整合微流体器官芯片平台和机械信号调制以优化离体扩增方案用于个性化细胞治疗。
传统动物模型在 recapitulate 人类衰老和疾病复杂病理表型方面的固有局限性驱动肌肉类器官和生物工程技术的创新。人类多能干细胞(hPSC)衍生的3D人工骨骼肌类器官准确模拟病理特征(如肌营养不良),为机制研究提供人源化平台。组织工程模型整合成肌细胞与仿生支架材料以复制体外肌肉收缩同时维持细胞极性,将肌肉再生研究从2D培养过渡至3D生理背景。
值得注意的是,生物工程骨骼肌平台已被 specifically employed 研究衰老相关机制,如衰老相关分泌表型(SASP)和再生能力受损。例如,Madden等证明人类肌束 recapitulate 年龄依赖的卫星细胞激活和肌纤维肥大下降,提供测试促再生治疗的转化模型。类似地,Rajabian等开发生物工程骨骼肌系统研究衰老相关ECM重塑和线粒体功能障碍,鉴定机械敏感通路作为干预关键靶点。
进一步进展包括适应损伤生物力学的动态水凝胶技术,时空释放干细胞并抑制纤维化信号以实现微环境重塑。Hicks通过鉴定人类骨骼肌中ERBB3/NGFR标记的祖细胞进一步精炼这些模型,使能在工程组织中精确谱系追踪。未来研究将聚焦多模式生物制造策略——结合电活性水凝胶介导的神经-肌肉共培养、光遗传控制机械刺激设备和AI驱动药物筛选平台——以推进肌肉类器官向转化临床应用。
卫星细胞靶向的肌少症治疗策略
小鼠模型中局部和系统性干预的近期进展显示逆转年龄相关肌肉再生衰退的 promising 潜力,为肌少症治疗带来希望。抑制mTORC1信号仍是延迟年龄相关病理生理变化的最有效干预。尽管mTORC1对肌肉生长 essential,其在衰老肌肉和SCs中的过度激活与啮齿类肌少症模型观察一致,表明部分mTORC1抑制可能缓解疾病进展。
遗传研究确认雷帕霉素/rapalog处理通过自噬激活和衰老预防增强衰老肌肉再生。然而,慢性mTORC1抑制减少肌纤维直径和线粒体含量。机制上,雷帕霉素抑制mTORC1驱动的帽依赖翻译,减少肌原纤维蛋白 accretion。MTORC1维持突触后AChR簇集,雷帕霉素加剧年龄相关NMJ碎片化, disproportionately 影响II型纤维。MTORC1协调PGC-1α介导的线粒体基因表达,其抑制下调TFAM和NRF1。因此,尽管mTORC1抑制挽救SC再生能力,其对肌纤维肥大和线粒体的影响需要精确剂量或组合方法以充分 leverage 肌少症治疗潜力。
此外,雷帕霉素/rapalog处理延迟小鼠骨骼肌衰老并改善肌肉功能和结构完整性,尽管减少肌纤维直径和线粒体含量——这一负面效应通过鉴定神经肌肉接头作为mTORC1驱动肌肉萎缩的关键节点被平衡,可能作为肌肉消耗的治疗靶点。
使用基因工程和病毒载体,研究者在鼠肌纤维或SCs中表达多能性诱导转录因子(OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC),证明肌纤维特异性表达通过p53-p21轴抑制Wnt4转录以促进MuSCs激活和增殖。尽管这些有前景的进展,技术限制持续存在。SCs及其局部/系统环境中失调通路的层级组织仍不完全清楚,需要进一步机制探索。
生长因子代表一类有前景的药剂,通过重现年轻信号动力学 rejuvenate 衰老SC微环境。HGF通过结合c-Met受体促进SC激活和迁移,刺激肌生成分化并抑制纤维化。本研究通过猪骨骼肌的单细胞RNA测序,结合各种生物信息学分析和功能实验,揭示卫星细胞和纤维脂肪源性祖细胞间由FGF7-FGFR2介导的新相互作用,并发现FGF7可促进卫星细胞增殖,有益于肌肉再生并抵抗年龄相关肌病。Metrnl通过Stat3作用于巨噬细胞,诱导IGF-1以促进卫星细胞增殖,为衰老和肌病中的肌肉再生提供治疗靶点。通过多孔藻酸盐冷冻凝胶移植的MSCs可分泌影响肌肉祖细胞功能的生物活性因子。IGF-1和VEGF165刺激增强其旁分泌效应。调控MSC旁分泌信号的多功能藻酸盐冷冻凝胶合成微环境改善骨骼肌损伤模型中的肌肉功能,优于单独细胞或生长因子递送。
一项研究通过单细胞RNA测序等方法发现,软组织损伤后炎症微环境中的静息MSCs可转化和分化。多种免疫细胞影响这一过程,且免疫细胞激活相关信号通路。这一成果有望推进HO治疗。尽管这些策略显示临床前功效,优化递送系统(如 sustained-release 生物材料、最小化脱靶效应)的挑战仍存。整合生长因子、干细胞和生物力学线索的组合方法可能解锁协同效益,为对抗年龄相关肌肉衰退的精准治疗铺平道路。
临床前模型中的代谢调制通过热量限制或药理模拟物实现。短期热量限制或雷帕霉素类似物通过抑制mTORC1信号增强衰老SCs数量和移植后再生能力,这一机制涉及线粒体自噬激活和表观遗传重编程。类似地,衰老小鼠的间歇性禁食方案通过激活AMPK/SIRT1通路改善SCs自我更新,减轻年龄相关线粒体功能障碍和氧化应激。
有趣的是,采用啮齿类热量限制模型的研究揭示急性和慢性方案均未能改变线粒体功能或糖酵解能力,但一致增强成肌集落形成——表明卫星干细胞功能适应并非普遍依赖代谢重塑。SC功能适应与典型代谢重塑间的这种解离 underscore 存在非代谢驱动通路调控卫星细胞可塑性。
尽管短期热量限制增强小鼠SC功能,人类依从性仍是主要挑战。人类长期热量限制可能导致营养不良、骨密度丢失和激素失衡,从而抵消肌肉保存。除直接代谢调制外,营养干预在对抗肌少症中展现协同潜力。含生物活性化合物(如乳清蛋白)的多组分补充剂在促进损伤后SCs激活介导的II型纤维肥大中显示功效。此外,膳食补充25-羟基维生素D3(25OHD3)、钙-磷复合物、谷氨酰胺和短链脂肪酸增强SCs丰度和功能 competence,通过多模式机制协同促进骨骼肌肥大。
一些研究深入探讨膳食干预对衰老啮齿类肌少症模型的影响。研究调查特定营养丰富饮食对肌肉质量和力量的影响。结果显示,富含某些氨基酸和抗氧化剂的饮食可缓解这些衰老小鼠肌肉质量下降并改善肌肉功能,这与肌肉蛋白质合成调控和氧化应激减少相关——肌少症发展的关键因素。
线粒体靶向治疗正获得关注。例如,靶向抗氧化剂(如SS-31)或线粒体自噬诱导剂(如尿囊素)通过挽救线粒体生物能量学和减少SASP因子分泌改善衰老小鼠SC功能。类似地,老年啮齿类模型中谷氨酰胺 supplementation 通过mTORC1激活增强SCs增殖并减轻肌肉萎缩,展示其作为营养干预的潜力。这些干预措施优化钙信号、线粒体生物能量学和表观遗传调控以 bolstered 成肌分化和减轻年龄相关干细胞衰老,为肌肉质量保存和肌少症缓解提供可转化营养策略。
作为卫星细胞 rejuvenation 策略的运动方案
新兴证据 delineate 运动模式、强度和时间差异调节SCs动力学。例如,抗阻训练诱导年龄依赖的SCs激活动力学延迟,老年人群相比年轻对应者展现延长的响应性——这一现象归因于钝化的机械转导信号和受损的微环境衍生生长因子分泌。
值得注意的是,高强度间歇训练(HIIT)通过促进SCs介导的肌核补充对抗链脲佐菌素(STZ)诱导的肌肉萎缩和肌核耗竭。这一过程恢复核形态和空间定位 within 再生肌纤维,从而挽救转录稳态。这些发现集体 underscore 定制运动方案 rejuvenate SCs功能的治疗潜力,尽管个体化协议必须考虑年龄相关分子脱敏和合并症。
并行地,肌肉收缩和耐力训练对SCs生物学施加 distinct yet complementary 效应。肌肉收缩通过 apelin/APJ轴促进SCs招募和分化,而耐力训练通过线粒体氧化应激缓解和微环境优化改善SCs自我更新和损伤响应性。运动增强SCs介导的修复机制:Joanisse证明运动改善衰老SCs对损伤的响应性。肌肉收缩诱导的 apelin 分泌通过激活APJ受体信号促进SCs依赖的肌肉修复。Abreu进一步显示耐力训练扩展SCs池并增强损伤后再生,与 suppressed 线粒体氧化应激和优化维持SCs自我更新的微环境相关。
联合褪黑素补充和运动训练通过改善线粒体生物能量学、扩展Pax7+卫星细胞池、减少细胞衰老和促进临床前模型中的成肌分化逆转骨骼肌功能衰退和肥胖诱导的萎缩。因此,靶向细胞代谢的生活方式修改——包括热量限制、运动和营养辅助——代表低风险、高效策略以提升SCs活性、改善肌肉再生潜力和缓解肌少症进展。关键地,未来研究必须优先考虑精确剂量方案和组合疗法以克服个体间变异性和最大化临床可转化性。
激素替代疗法(HRT)为运动不耐受老年人提供可行选择,作为缓解肌肉萎缩的经典策略。雄激素受体配体睾酮作为经典合成代谢调节剂,通过促进蛋白质翻译效率和驱动SCs细胞周期进展增强肌肉再生。然而,其临床应用受不良反应限制,包括血栓事件和前列腺癌风险增加。
褪黑素通过IGF-1/AKT-mTOR轴发挥合成代谢作用同时平衡脂肪-肌肉代谢串扰,在肥胖和衰老模型中展示多靶点保护效应。雌激素通过协调骨骼肌再生、代谢稳态(促进蛋白质合成/抑制分解代谢)和炎症 resolution(通过NF-κB通路抑制)在肌少症预防和治疗中发挥多维保护效应,通过ERα/ERβ介导的基因组和非基因组信号。
生物通微信公众号
生物通新浪微博
今日动态 |
人才市场 |
新技术专栏 |
中国科学人 |
云展台 |
BioHot |
云讲堂直播 |
会展中心 |
特价专栏 |
技术快讯 |
免费试用
版权所有 生物通
Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved
联系信箱:
粤ICP备09063491号