在自然衰老过程中，我们的骨骼肌的许多功能都不可避免地发生衰退。然而，有趣的是，中山大学近期一项研究显示，骨骼肌也会“自救”，在其衰老阶段可能存在抵抗机制，来应对其功能的衰退。
近日，中山大学中山医学院教授张宏波团队与合作者，利用单细胞-单核转录组测序技术，建立起迄今细胞类型最为全面的、跨越成年人类全年龄段的骨骼肌衰老整合图谱，解析了构成骨骼肌的不同细胞类型及多项骨骼肌衰老调节机制。相关成果发表于《自然-衰老》。
《自然-衰老》针对该研究发表了简讯文章，并引用美国国立卫生研究院教授Vittorio Sartorelli的点评高度评价了这项研究：“全面绘制了人类成年至衰老过程的骨骼肌所有细胞的演变蓝图，为今后深入研究人类骨骼肌生理机能和衰老机制提供重要基础”。
骨骼肌如何抵抗衰老？这离不开特别的肌纤维细胞。不同于人体的绝大部分细胞，它拥有上百个控制其行为和特征的“大脑”——细胞核。在这些“大脑”中，研究最新发现一类与促进突触形成相关的突触调节型肌纤维核，在衰老的骨骼肌中会自发性增多。团队推测，作为一种保护性细胞核，它们可能通过重塑神经支配来延缓骨骼肌的功能衰退。
在骨骼肌衰老过程中，人体骨骼肌的白肌纤维往往比红肌纤维更早衰退。然而研究发现，这两种肌纤维细胞可能都存在“自救”行为。当白肌纤维数量减少时，结构功能良好的红肌纤维的细胞核开始具备白肌纤维的特征，发生自发补偿修复。衰老的白肌纤维此时也会出现再生现象，两者协同对骨骼肌衰老产生了抵抗机制。
针对骨骼肌衰老时间长、细胞结构复杂的研究特点，张宏波团队与英国Sanger研究所教授Sarah Teichmann合作在更大的时间跨度和不同的位置分布上进行骨骼肌样本的收集，样本年龄涵盖20-75岁，并将单细胞核测序的方法引入课题，从而能够研究骨骼肌纤维每个细胞核的差异性特征。
衰老伴随的骨骼肌萎缩无力是导致老年人活动受限、跌摔后骨折瘫痪的主要原因之一。论文共同通讯作者张宏波表示，骨骼肌衰老引发的功能衰退对身体健康造成的危害会随年龄增大而愈发严重，轻者因肌萎缩引发肌少症，重者因骨骼肌功能严重不全而丧失基本运动功能。
2023年底，张宏波团队曾发布首个人类肢体发育单细胞时空图谱，解析胎儿四肢的细胞演变路径和空间位置的决定过程。研究四肢发育和骨骼肌衰老的两个课题几乎同时开展。“我们关注了细胞命运的两极，如果说发育是‘从哪里来’的问题，衰老则是‘到哪里去’的问题。”张宏波说。
研究团队以网站形式提供了这份骨骼肌衰老整合图谱和一份小鼠骨骼肌衰老图谱，用以研究物种保守性衰老机制。另外，根据之前肢体发育的工作，也提供了一份胚胎肢体发育的时-空细胞图谱，用以联合探讨骨骼肌发育生长、衰老机制。
“我们期待这些图谱能够为对骨骼肌发育、衰老、生理、病理感兴趣的基础或临床研究者提供翔实的数据参考，也期待今后能有更多的研究借此参与到骨骼肌领域，一起推动领域研究认知。”张宏波说。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s43587-024-00613-3
