在循环细胞外囊泡中发现肌肉再生因子

一项针对小鼠模型的新研究揭示了编码长寿决定蛋白的转录本，该蛋白在称为细胞外囊泡(EV)的微小穿梭机中穿过体循环，是肌肉组织年轻化的关键介质。

众所周知，肌肉会随着年龄的增长而减弱。它们明显变得更小，对伤害的抵抗力也更差。老化的肌肉在损伤后无法很好地愈合，因为疤痕组织并没有恢复原来的肌肉组织，而是沉积下来。

众所周知，通过一种名为“异时性联体共生”的方案，将年轻动物的血液注入老年动物体内，可以使衰老的肌肉恢复年轻特征。异时性联体共生将两只动物的循环系统连接起来，使得年老的动物暴露于年轻动物的循环因子，反之亦然。迄今为止，我们还不知道年轻血液中介导这种返老还童作用的循环因子的身份。

匹兹堡大学的科学家现已查明，循环EV中长寿蛋白(Klotho)的转录物有助于衰老骨骼肌再生的系统调节。

作者表明，当血液中的EV耗尽时，年轻血液对衰老肌肉再生的有益作用就会减弱。这表明肌肉组织的老化伴随着肌肉功能的丧失和修复受损，可能是由老化的电动汽车驱动的，与年轻动物的电动汽车相比，老化的电动汽车携带的这些长寿指令的副本较少。

这些新发现发表在《自然衰老》杂志上的一篇题为“通过循环细胞外囊泡调节衰老骨骼肌再生”的文章中，为随着年龄增长肌肉再生能力下降提供了新的见解。

“出于几个原因，我们对这项研究感到非常兴奋，”UPMC国际康复中心主任、匹兹堡大学物理医学和康复副教授、该论文的资深作者FabrisiaAmbrosio博士说。“它帮助我们了解肌肉再生如何发挥作用以及随着年龄的增长肌肉再生如何失效的基本生物学原理。将这些信息带入下一步，我们可以考虑使用细胞外囊泡作为治疗方法来对抗这些与年龄相关的缺陷。”

“我们想知道细胞外囊泡是否有助于肌肉再生，因为这些信使通过血液和其他体液在细胞之间移动。就像瓶子里的信息一样，电动汽车将信息传递给目标细胞，”皮特大学物理医学和康复系博士后研究员、该论文的第一作者AmritaSahu博士说。

研究小组从年轻和年老小鼠血清中分离出EV并对其进行了表征，血清是去除血细胞和凝血因子后剩余的血液部分。他们观察到，将年轻小鼠的EV注射到肌肉受伤的年老小鼠体内后，与接受安慰剂治疗的小鼠相比，接受年轻血清的小鼠表现出增强的肌肉再生和功能恢复。但是，当从年轻血清中去除EV时，其恢复特性就会消失，这表明EV在将年轻小鼠的恢复活力作用传递给老年小鼠方面发挥着关键作用。

FabrisiaAmbrosio博士是UPMC国际康复中心主任、匹兹堡大学物理医学与康复副教授，是该论文的资深作者[来源：UPMC]

“在这项工作中，我们使用成像流式细胞术以单个纳米粒子的分辨率比较年轻和老化的电动汽车的结构和组成特征。这种方法使我们能够评估循环电动汽车亚群动态随年龄增长的变化。我们对成像流式细胞术数据采用机器学习方法来对年轻电动汽车和老化电动汽车进行分类，”Ambrosio说。“最终，我们预计这些信息可以提供重要线索，了解电动汽车的哪些亚群对骨骼肌愈合贡献最大，以及这些亚群如何随时间变化。”

作者使用机器学习分类器发现，衰老会改变循环电动汽车的核酸指纹，但不会改变蛋白质指纹。作者表明EVs将抗衰老KlothomRNA传递给肌肉祖细胞。他们还表明，从年老小鼠身上收集的EV携带的KlothomRNA拷贝数比年轻小鼠的要少，导致肌肉祖细胞中的Koltho蛋白较少。

Ambrosio实验室的早期工作已确定Klotho是肌肉祖细胞再生能力的重要调节剂，并且这种蛋白质随着年龄的增长而下降。这项新研究表明，EV货物中与年龄相关的变化导致衰老肌肉干细胞中Klotho的减少。

安布罗西奥说：“电动车可能有助于增强老年人的肌肉再生能力，并改善受伤后的功能恢复。”

本文报道的研究得到了美国国立卫生研究院和匹兹堡大学医学中心(UPMC)Enterprises的支持。

安布罗西奥说：“下一步，我们主要致力于开发基于电动汽车的新型技术，以增强老年人的肌肉愈合能力。具体来说，我们正在研究用分子货物(包括Klotho转录本)设计EV的方法，目的是优化EV对目标肌肉干功能的下游益处。我们还在研究非侵入性方法，例如运动，以提高老化EV中的Klotho转录水平。”