动眼神经损伤

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TUhjnbcbe - 2024/8/26 17:19:00
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时光派:用心科普抗衰老知识

本文作者:

马猴,亚利桑那大学——神经科学与认知科学

运动有益健康,这句话也算是从小听到大了,上周我们时光派的推文还又强调了一遍。但是,为什么?

近日美国斯坦福大学的干细胞学者ThomasRando,也就是上周我们所介绍的肌肉细胞返老还童项目的研究人之一,在《Nature》子刊上公布了自己的另一项最新研究成果,他的团队发现,运动能帮助小鼠的肌肉干细胞保持年轻,并且顺着线索挖掘出了隐藏在这一现象背后的部分分子机制,使直接通过药物改善肌肉干细胞衰老成为了可能[1]。

肌肉干细胞通常情况下会安眠在身体的肌肉纤维周围,等待受伤的肌肉细胞来唤醒自己,修复损伤。不过随着年龄增长,沉睡的肌肉干细胞越来越难被激活,导致肌肉损伤无法被及时修复,最终演变为老年肌无力和心血管疾病等衰老相关问题。Rando团队发现,运动让老年小鼠的肌肉干细胞时刻警醒,更容易在必要时被激活。

研究人员首先在小鼠的笼子里安置了跑步机,使它们可以根据自己的意愿进行运动。三周后,研究人员使用化学物质故意损伤了小鼠的胫前肌,通过对比小鼠的恢复速度发现,虽然损伤修复速度依然不及年轻小鼠(3-4个月),但是坚持锻炼(Ex+)的老年小鼠(20个月)修复速度明显高于普通(Ex-)老年小鼠。

在随后的细胞分析中,来自Ex+老年小鼠的肌肉干细胞尺寸更大,RNA累积度和EdU吸收度更高(这些都是肌肉干细胞被唤醒的征兆)。基于这些数据,Rando团队认为运动可以通过维持肌肉干细胞的被激活能力,帮助老年小鼠更快地恢复损伤。

进行自愿运动的老年小鼠在肌肉受损后,修复能力虽然不及年轻小鼠,但大幅高于不运动的小鼠,其肌肉干细胞则表现出更好地被激活能力。

道理我都懂,可就是不想运动怎么办?

别着急,研究人员接下来还有拯救懒人的大招:他们将运动的老年鼠的血液注射给不运动的小鼠,发现这些懒鼠的肌肉恢复能力也得到了提升(不多说了,我去偷运动员的血了)。看来,某种血液中的循环因子才是运动维持肌肉干细胞年轻态的关键。

两组老年小鼠的转录组测序数据显示,在血液里上千种被衰老影响的基因中,有一种叫做Ccnd1的基因转录效率会随运动大幅提升,基本恢复至年轻水平。

而Ccnd1基因负责编译一种名为细胞周期素D1(cyclinD1)的蛋白。为了确认这种蛋白与肌肉干细胞功能的关系,研究人员使用基因技术制造出一种天生细胞周期素D1不足的老年小鼠(HET)和体内无法生产细胞周期素D1的老年小鼠(KO)。

不出所料,运动恢复了HET小鼠体内的细胞周期素D1水平,肌肉受损后,这些小鼠的恢复速度与正常小鼠无异,对比之下,无法生产细胞周期素D1的小鼠就惨了,被研究人员弄伤后不但恢复得极慢,而且运动也完全帮不了自己。这一实验结果简洁有力地说明了细胞周期素D1是维持老年肌肉细胞被激活能力的充分条件。

确定了细胞周期素D1与肌肉干细胞功能的关系,接下来只需要找出链接它们的分子通路,今后就可以通过人为干预手段(比如药物)维持肌肉干细胞的年轻状态。研究人员排除了一系列信号通路,发现连接细胞周期素D1和肌肉干细胞功能的通路是TGF-beta—Smad3信号。此前就有研究显示对TGF-beta的抑制可以促进老年小鼠的肌肉修复能力,结合此次的实验结果,基本可以确认对这条通路的抑制,就是运动维护肌肉干细胞状态的原理。

这是不是意味着懒人可以直接借助药物来享受同样的效果?研究人员对HET和KO小鼠以及它们的肌肉干细胞进行了LY的注射,这是一种人工合成的小分子,专门负责抑制TGF-beta—Smad3信号,注射后,不论活体实验中小鼠的恢复速度,还是体外实验中肌肉干细胞被激活能力都得到了显著的提升。所以,是的,今后我们很有可能可以直接通过药物来预防肌肉干细胞的衰老。

时光派点评

运动有益健康,为什么?因为自愿运动能提升体内细胞周期素D1的生产,抑制TGF-beta—Smad3信号,以此维护肌肉干细胞被激活的能力。

需要注意的是,这项研究中所说的运动,都是在小鼠自愿的情况下进行的。这种适度的运动与高强度运动存在本质的区别:适度运动使肌肉干细胞保持警醒,能在探测到损伤时被迅速激活;而高强度运动则会在没有损伤的情况下直接激活肌肉干细胞,造成肌肉纤维增长。除此之外,高强度运动还会在机体内引发压力反应,提升获得多种不良症状的风险。所以,切记,(适量)运动有益健康。

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