返老还童的艺术?3354细胞外小泡如何让「年轻的血液」恢复「老化的肌肉」?

返老还童之术?——细胞外囊泡如何让「年轻的血液」恢复「衰老的

关于返老还童,科学家再次发掘了一些蛛丝马迹,有可能恢复你青春的身体。哦不,应该说是恢复了青春状态的肌肉!

众所周知,人体的肌肉量会随着年龄的增长而增加,而从25岁开始,人体每年肌肉量的减少速度约为1%[1],60岁以后减少速度会加快。所以“年轻化”的关键之一就是恢复肌肉的年轻程度,或者说,如何让衰老的肌肉重新拥有更强的再生能力。如何让衰退的肌肉“恢复活力”,是研究人员在这项研究中想要解决的难题。

然而,这种赋予肌肉恢复和再生能力的方法可能会让你有点惊讶,因为匹兹堡大学及其医学中心的研究团队是让老年小鼠接受年轻小鼠的血液,使衰老的肌肉恢复年轻肌肉的所有特征[2]。乍一看,是不是有点像武侠小说里的武侠,需要血作为指引,或者传说中的吸血鬼可以喝血,永远保持青春容颜?

「肌」不可失,但肌肉流失却是自然现象

说到肌肉,自然会和运动联系在一起。要有灵活的运动能力,强壮的身体肌肉必不可少。现实就是这么残酷。随着年龄的增长,我们的肌肉会逐渐变小变弱。不仅如此,受伤后的愈合能力也会变差。但你可能会问,“我天生强壮健康,每周也做定重训练,保持身体状态,保证肌肉量。做完这些,肌肉还会减吗?是的,残酷的事实再次袭来,年纪大了,肌肉就开始萎缩了。但好消息是,那些经常锻炼的人比那些锻炼较少的人失去肌肉的速度更慢。

还有很多其他情况也会导致肌肉流失,比如运动量太少或太多,补充蛋白质太晚,或者长期卧床休息,缺乏活动。如果你担心自己或者长辈的肌肉量不够,想知道有什么评价方法吗?是的,各国的研究文献都指出小腿围度与肌肉量高度正相关。这个时候,我们来秀一下小腿,量一下小腿围度。台湾省的一项大规模研究表明[3]当50岁以上的男性和女性的小腿围度分别小于34 cm和32 cm时,可能存在肌肉减少症的风险。

现在我们已经大致了解了人体肌肉老化的生理现象,接下来就看哪个“小神医”能让老化的肌肉重新焕发青春了!

肌肉量随着年龄的增长而减少,这是一种自然现象。图/Pixabay

用「细胞外囊泡」载回年轻的肌肉

研究团队在血液中发现的小神医是近年来在生物技术和医学领域迅速受到关注的小明星,“细胞外囊泡(EVS)”[4]。为什么这种直径只有30-50纳米的细胞外囊泡受到重视?其实每个人都有胞外小泡,体内几乎每个细胞都会释放这种颗粒。可以想象它是一种外层涂有细胞膜的运输装置,内含蛋白质、脂类、DNA、RNA、信息因子等多种物质,可以运输到其他细胞,是细胞间相互作用和通讯的重要角色之一。换句话说,它参与细胞调节,与人体生理机制密切相关。

看完这个,你看出EVs和老化肌肉再生能力的关系了吗?结果表明,细胞外泡与骨骼肌的再生有关。他们通过“异时血液交换(HBE)”的交换方法,将年轻小鼠血液中的血清与EVs一起注射到肌肉损伤的老年小鼠体内[5]。与注射安慰剂的小鼠相比,肌肉损伤的实验组小鼠确实实现了增强的再生功能。相反,如果去除幼鼠血清中的EVs会怎样?给予受伤肌肉的恢复能力也消失了。

胞外小泡可以携带很多物质(示意图)。图/作者绘制

EVs 载运的货物百百种,哪一个是回春关键?

。既然可以说胞外小泡是一个小神医,那么它就像是多种特效药,里面有很多不同的物质。接下来我们要问哪一种才是恢复老化肌肉的“灵丹妙药”。在对核酸、蛋白质和脂质进行进一步分析后,研究人员发现了一种叫做Klotho的关键物质。数据显示,幼鼠在EVs中携带的Klotho mRNA比老龄鼠多,Klotho蛋白总量也不同,所以下一步要了解Klotho与肌肉再生的关系。

这里,我们应该先了解一下肌前体细胞,或者说肌前体细胞。这类细胞类似于我们熟悉的干细胞,都可以分化成特定的细胞,只是前体细胞功能少,分化类型少,会更特异地分化成某个细胞群,就像我们这次关注的肌肉前体细胞,顾名思义,与肌肉有关。

然后,我们把Klotho蛋白带回来讨论。有人将这种蛋白称为“长寿蛋白”,目前已被鉴定为肌肉前体细胞的调节蛋白,并发现当年轻小鼠的肌肉受损时,Klotho蛋白的表达会增加,而在老年小鼠中则处于相对恒定的状态[6]。发现EVs不仅将Klotho mRNA传递到肌肉前体细胞,而且说明老年小鼠EVs中Klotho mRNA含量低,导致细胞中翻译的K。

lotho 蛋白质连带较少,而这也解释了肌肉衰老的部分成因。

显微镜下的骨骼肌纤维。图/Wikipedia

推进肌肉年轻化的研究应用

假如这个首次发表的再生医疗领域研究成果,其结论是「发现细胞外囊泡能促使老化肌肉恢复再生能力」,无疑是个引人注目的发现,但想依循这个成果实际应用,可是会处处受限。

要记得, EVs 本身参与细胞调控携带的物质非常多,如果有一个肌肉再生疗法,方法是直接注射自血液分离的 EVs,那可能发生什么事?结果可能很美好,也可能非常糟,因为细胞将受到多种调控讯息的刺激,衰退的肌肉或许变年轻了,但其他细胞也不受控制,而这还没谈论异体移植的重重困难。

不过,这次成果值得注意,是因为研究团队验证 EVs 携带的 Klotho 有效用,那应用的道路就相对明确多了,就如同国际复健医学中心(UPMC)的 Fabrisia Ambrosio 博士所说,他们未来的其中一个目标是,设计出载有特定货物的 EVs,如此便有机会决定目标细胞的调控反应。换句话说,就是希望减少不可控的因素。当哪天成功达成这一步,以这个研究成果来说,人类也许便能利用 EVs 改善受伤肌肉的恢复功能、强化衰老肌肉的再生能力等。

不仅是肌肉,EVs 还可逆转其他衰老现象

看到这,细胞外囊泡用于肌肉的各种应用方式,是不是慢慢在脑中描绘浮现了呢?不论是运动员肌肉受伤后的复原治疗、年长者衰退肌肉的照护治疗、长期卧床病患萎缩肌肉的再生医学等,在未来都有可能被创造。

倘若单单使肌肉返老还童仍无法满足,现有林林总总的研究证据显示,EVs 还隐藏多种使人青春永驻的能力尚待开发,举凡动脉硬化、关节软骨再生、认知衰退的改善[7]等等都是。甚至人人闻之色变的癌症,也与 EVs 有关,因为癌细胞同样会分泌细胞外囊泡。因此,科学家正试图找出 EVs 内的特定物质,藉以当作标记物来筛检癌症,例如台湾有做肺腺癌快检系统的研究[8]

细胞外囊泡的应用层面非常广,所以可期待的是未来将有不少与 EVs 有关的医疗,让人维持健康的生活,而研究者们也可持续深入做其他延伸研究。

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