2012年9月27日 訊 /生物谷BIOON/ --在一項最新研究中，來自英國倫敦國王學(xué)院,、美國哈佛大學(xué)和麻省總醫(yī)院的研究人員首次鑒定出一種關(guān)鍵性蛋白因子在老化期間導(dǎo)致肌肉的修復(fù)能力下降,，并且發(fā)現(xiàn)利用一種常用的藥物在小鼠體內(nèi)阻止這種過程。盡管這只是初步研究，但這些發(fā)現(xiàn)有助于揭示肌肉如何隨著年齡的增長而遭受損失從而導(dǎo)致肌無力,。相關(guān)研究結(jié)果于近期刊登在Nature期刊上,。
在這項研究中，研究人員研究了在肌肉內(nèi)部發(fā)現(xiàn)的負(fù)責(zé)修復(fù)肌肉損傷的干細(xì)胞,，以便發(fā)現(xiàn)為什么肌肉再生的能力隨著年齡的增長而下降,。一種休眠的干細(xì)胞池存在于每塊肌肉內(nèi)部，并且作好因鍛煉和損傷而被激活的準(zhǔn)備以便及時修復(fù)任何損壞,。當(dāng)需要時,，這些干細(xì)胞分化為上百個新的肌纖維來修復(fù)肌肉。在修復(fù)過程結(jié)束時,，一些干細(xì)胞也會補充休眠的干細(xì)胞池,，這樣肌肉才能一次又一次地保持進(jìn)行自我修復(fù)的能力。
研究人員以年老的小鼠作為研究對象,，結(jié)果發(fā)現(xiàn)干細(xì)胞池中休眠的干細(xì)胞數(shù)量隨著年齡的增長而減少,，這可能能夠解釋肌肉修復(fù)和再生的能力為何會隨著肌肉老化而下降。通過篩選小鼠老化的肌肉,，他們發(fā)現(xiàn)存在高水平的蛋白FGF2,，其中這個蛋白能夠促進(jìn)細(xì)胞分裂。盡管促進(jìn)干細(xì)胞分裂和修復(fù)肌肉是一個正常和非常重要的過程,，但是他們發(fā)現(xiàn)即便當(dāng)不需要時,，F(xiàn)GF2也能夠激活休眠的干細(xì)胞池。這種對休眠干細(xì)胞的持續(xù)激活意味著干細(xì)胞池會隨著年齡的增長而被耗盡,，因此當(dāng)肌肉需要干細(xì)胞進(jìn)行自我修復(fù)時,，它不能夠作出正確的反應(yīng)。
隨后,，研究人員試圖抑制老化肌肉中的FGF2來阻止干細(xì)胞池被不必要地激活,。通過注入一種常見性的FGF2抑制劑藥物，他們能夠抑制小鼠體內(nèi)的肌肉干細(xì)胞數(shù)量下降,。
盡管阻止或逆轉(zhuǎn)老年人的肌肉耗損仍然是一個遙遠(yuǎn)的目標(biāo),，但是這項研究是第一次揭示一種過程導(dǎo)致年齡相關(guān)的肌肉耗損，這就足以讓人感到十分興奮,。這些發(fā)現(xiàn)為人們有朝一日開發(fā)出讓老化的肌肉再次恢復(fù)青春的治療方法提供可能,。
論文共同作者Kieran Jones說，“迄今為止,，我們還不清楚為什么蛋白FGF2的水平會隨著年齡的增長而增加,，從而導(dǎo)致干細(xì)胞被不必要地激活,。這點還需要去研究,。接下來的計劃就是分析人的老化肌肉以便觀察是否存在同樣的機(jī)制導(dǎo)致人肌纖維中的干細(xì)胞耗盡，從而導(dǎo)致肌肉損失和耗損。”(生物谷Bioon.com)
doi: 10.1038/nature11438
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The aged niche disrupts muscle stem cell quiescence
Joe V. Chakkalakal, Kieran M. Jones, M. Albert Basson & Andrew S. Brack
The niche is a conserved regulator of stem cell quiescence and function. During ageing, stem cell function declines. To what extent and by what means age-related changes within the niche contribute to this phenomenon are unknown. Here we demonstrate that the aged muscle stem cell niche, the muscle fibre, expresses Fgf2 under homeostatic conditions, driving a subset of satellite cells to break quiescence and lose their self-renewing capacity. We show in mice that relatively dormant aged satellite cells robustly express sprouty 1 (Spry1), an inhibitor of fibroblast growth factor (FGF) signalling. Increasing FGF signalling in aged satellite cells under homeostatic conditions by removing Spry1 results in the loss of quiescence, satellite cell depletion and diminished regenerative capacity. Conversely, reducing niche-derived FGF activity through inhibition of Fgfr1 signalling or overexpression of Spry1 in satellite cells prevents their depletion. These experiments identify an age-dependent change in the stem cell niche that directly influences stem cell quiescence and function.
