隨著年齡的增長(zhǎng)，很多老年人都會(huì)經(jīng)歷突然的摔倒。年輕人摔一跤可能沒(méi)什么大礙，但對(duì)老年人來(lái)說(shuō)卻可能造成嚴(yán)重后果，甚至危及生命。這背后隱藏著老齡化過(guò)程中肌肉逐漸退化的問(wèn)題。

日前，杭州華大生命科學(xué)研究院聯(lián)合西班牙龐培法布拉大學(xué)、廣東藥科大學(xué)第一附屬醫(yī)院、阿爾托斯實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院、廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第五醫(yī)院等國(guó)內(nèi)外研究團(tuán)隊(duì)，發(fā)布了一個(gè)涵蓋不同性別和年齡人群的骨骼肌多模態(tài)單細(xì)胞圖譜，揭示了肌肉老化的奧秘。這也是迄今最完整的肌肉衰老過(guò)程單細(xì)胞圖譜。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然》雜志上。

肌肉是身體的重要組成部分，支撐著人體的每一個(gè)動(dòng)作。但隨著年齡增長(zhǎng)，肌肉功能會(huì)逐漸下降，這一過(guò)程被醫(yī)學(xué)界稱為肌肉衰老。肌肉就像橡皮筋一樣，會(huì)隨著年齡增加從富有彈性逐漸變得松弛脆弱。

本研究深入分析了不同性別和年齡人群隊(duì)列的下肢肌肉活檢樣本中的387000多個(gè)細(xì)胞/細(xì)胞核，詳細(xì)描述了細(xì)胞群體在衰老過(guò)程中的變化，發(fā)現(xiàn)了老年人群中新出現(xiàn)的細(xì)胞群體，并揭示這些變化背后的細(xì)胞特異性特征和多細(xì)胞間網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)特性。研究人員發(fā)現(xiàn)，隨著年齡增長(zhǎng)，一些關(guān)鍵肌肉細(xì)胞開(kāi)始逐漸消失，特別是那些支持快速和力量活動(dòng)的肌肉細(xì)胞。這些細(xì)胞的減少直接影響到老年人的運(yùn)動(dòng)能力，增加了他們摔倒的風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)收縮特性和代謝特性，肌肉中的肌纖維被分為慢速肌纖維和快速肌纖維。研究人員介紹，前者像個(gè)耐力選手，變化較慢，適應(yīng)力較強(qiáng)，主要負(fù)責(zé)耐力型活動(dòng)，如長(zhǎng)時(shí)間行走或騎自行車(chē)。而后者則像爆發(fā)型選手，它們響應(yīng)迅速，但也更容易疲勞，主要參與短暫而有爆發(fā)性的活動(dòng)，比如短跑或跳高。

研究發(fā)現(xiàn)，快速肌纖維會(huì)隨年齡增加逐漸減少，而慢速肌纖維則相對(duì)穩(wěn)定。對(duì)此，研究人員構(gòu)建了快速和慢速肌纖維退變的分子路徑，找到了兩種肌纖維退變機(jī)制的差異。他們發(fā)現(xiàn)，慢速肌纖維退變較為緩慢，而快速肌纖維退變較為迅速。這說(shuō)明慢速肌纖維面對(duì)衰老的應(yīng)激具有較好耐受能力。這些變化代表了身體對(duì)衰老的一種自我調(diào)節(jié)機(jī)制。研究人員解釋，人的身體試圖通過(guò)保留更多耐力型肌纖維來(lái)應(yīng)對(duì)老化帶來(lái)的挑戰(zhàn)，但這些變化也可能是導(dǎo)致肌少癥的潛在因素。

隨著年齡增長(zhǎng)，肌肉中會(huì)出現(xiàn)一些新的肌纖維群體。這些肌纖維在年輕人中幾乎看不到，卻在老年人中逐漸增多，比如修復(fù)型和退變型肌纖維亞型等。它們有一部分可能是肌纖維中率先衰老的群體，也可能是身體為了抵抗老化特別“培養(yǎng)”的“士兵”，能在老年人身體中發(fā)揮特殊保護(hù)作用，幫助維持肌肉功能，減緩衰老過(guò)程。

肌肉中還含有一種神奇的肌肉干細(xì)胞，它在人成年后便處于靜止?fàn)顟B(tài)，但在肌肉受到損傷時(shí)會(huì)被激活，退出靜止?fàn)顟B(tài)，開(kāi)始增殖分化為肌細(xì)胞，以修復(fù)受損肌肉。然而，修復(fù)能力較強(qiáng)的靜息態(tài)肌肉干細(xì)胞在肌肉衰老過(guò)程中逐步減少，且呈現(xiàn)出持續(xù)性激活特征，最終導(dǎo)致它們無(wú)法有效增殖和分化以修復(fù)受損肌肉。這可能是衰老過(guò)程中肌肉干細(xì)胞耗竭的機(jī)制之一。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮細(xì)胞在衰老過(guò)程中發(fā)生了明顯改變，促炎和趨化信號(hào)增加，免疫細(xì)胞數(shù)量增多并啟動(dòng)炎癥程序。這些變化表明，衰老后的肌肉在遭受損傷時(shí)更難修復(fù)，并可能促進(jìn)全身性炎癥和加速老年人整體身體功能衰退。

杭州華大生命科學(xué)研究院副研究員賴毅維說(shuō)：“我們的研究為理解人類衰老提供了新視角，并為開(kāi)發(fā)針對(duì)肌肉衰老的預(yù)防和治療策略提供了科學(xué)依據(jù)。”

本研究從細(xì)胞和分子層面，為診斷老年性肌萎縮提供了一個(gè)量化標(biāo)準(zhǔn)。研究者可將患者肌肉樣本里的細(xì)胞或分子特征對(duì)應(yīng)到肌肉衰老過(guò)程單細(xì)胞圖譜，即可量化其肌肉衰老程度。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)的衰老過(guò)程中出現(xiàn)的細(xì)胞亞型，或許可以為未來(lái)靶向性治療老年性肌萎縮提供科學(xué)依據(jù)，從而為逆轉(zhuǎn)肌肉衰老提供可能。