Science：年老的肌肉干细胞可以恢复年轻状态，但有一个问题

加州大学洛杉矶分校的科学家发现了一个令人惊讶的原因，衰老的肌肉愈合得更慢。在较老的肌肉干细胞中，一种叫做NDRG1的蛋白质会积累起来，它的作用就像一个刹车，减缓细胞在受伤后进入修复模式的能力。但这里有一个转折：同样的蛋白质帮助细胞在衰老的压力下生存，使它们存活的时间更长。

　　

年龄的增长通常意味着肌肉损伤的恢复速度变慢，但科学家们可能已经发现了其中的一个重要原因。

加州大学洛杉矶分校在老鼠身上进行的一项新研究发现，衰老的肌肉干细胞会积累高水平的一种蛋白质，这种蛋白质会减慢它们迅速行动和修复受损组织的能力。与此同时，这种蛋白质似乎可以帮助细胞忍受衰老肌肉中存在的挑战性条件。

这项发表在《科学》杂志上的研究表明，一些与衰老有关的生物学变化可能不仅仅是衰退的迹象。相反，它们可能是帮助细胞生存的保护性适应。

这项研究的资深作者、加州大学洛杉矶分校（UCLA） Eli and Edythe Broad再生医学和干细胞研究中心主任托马斯·兰多（Thomas Rando）博士说：“这给我们带来了一种思考衰老的新方式。”

“这是违反直觉的，但那些能够度过衰老的干细胞实际上可能是功能最弱的干细胞。他们活下来不是因为他们工作做得最好，而是因为他们最善于生存。这给了我们一个完全不同的视角来理解为什么组织会随着年龄的增长而衰退。

蛋白质与缓慢的肌肉修复有关

由博士后学者姜景民和丹尼尔·本杰明领导的研究人员比较了从年轻和年老老鼠身上提取的肌肉干细胞。他们发现，一种名为NDRG1的蛋白质水平随着年龄的增长而急剧上升，在老年细胞中达到3.5倍的浓度。

NDRG1在细胞内起着刹车的作用。它抑制了一种叫做mTOR的信号通路，mTOR通常有助于驱动细胞的激活和生长。

为了确定NDRG1是否导致肌肉恢复缓慢，科学家们研究了自然衰老到大约相当于人类75岁的老鼠。当他们阻断NDRG1的活性时，年老的肌肉干细胞迅速恢复了年轻的行为，变得更加活跃，并改善了损伤后的肌肉修复。

然而，这种改进也有一个缺点。如果没有NDRG1提供的保护作用，随着时间的推移，存活的干细胞会越来越少。结果，在反复受伤后，组织的再生能力下降。

生存与表现

“把它想象成一个马拉松运动员和一个短跑运动员，”Rando说，他也是加州大学洛杉矶分校大卫·格芬医学院的神经学教授。年轻动物体内的干细胞功能超常——在它们所做的事情上非常擅长，即冲刺，但长期来看它们并不好。他们可以通过100码短跑，但他们连马拉松都跑不了一半。相比之下，衰老的干细胞就像马拉松运动员——反应较慢，但为长跑做好了更好的准备。然而，使他们在长距离上如此精通的正是使他们在短跑上表现不佳的原因。

研究人员用几种不同的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测了年轻和年老老鼠的肌肉干细胞。

在这些实验中，这种模式保持一致。较高水平的NDRG1降低了细胞快速激活和修复肌肉的能力，同时也增加了它们的恢复力和长期存活率。

细胞生存偏差

根据研究人员的说法，NDRG1的增加可能是由他们所描述的“细胞生存偏差”驱动的——缺乏NDRG1的干细胞随着时间的推移逐渐消失，留下的是存活得更好但功能更慢的群体。

“一些与年龄相关的变化看起来是有害的——比如组织修复速度变慢——实际上可能是必要的妥协，以防止更糟糕的事情发生：干细胞库的完全耗尽，”兰多说。

研究人员将这种现象与自然界中的权衡进行了比较。在干旱、饥荒或极端寒冷等困难条件下，动物通常会将资源转向冬眠等生存机制，而不是繁殖。随着年龄的增长，肌肉干细胞可能也在做类似的事情，将资源从其生殖功能（制造更多细胞）转移到生存。

兰多说：“物种之所以能够生存，是因为它们能够繁殖，但在匮乏的时期，动物们会启动自己的复原程序。”自然界中有很多在压力下分配资源以生存的例子。这与我们在细胞水平上看到的完全一致。

对未来衰老疗法的启示

这一发现可能有助于指导未来的努力，开发出在保持干细胞存活的同时改善组织修复的疗法。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。

天下没有免费的午餐。对于某些组织，我们可以在一段时间内改善老化细胞的功能，但每次我们这样做，都会有潜在的成本和潜在的负面影响。

该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和性能的分子机制。

兰多说：“这个基因几乎就像我们打开的一扇门，让我们了解是什么控制着这些取舍，这些取舍不仅对物种的进化至关重要，而且对个体组织的衰老也至关重要。”