抗老化静止干细胞支持肌肉再生

卢森堡大学卢森堡系统生物学中心(LCSB)计算生物学小组的研究人员参与了一项国际研究，重点是肌肉组织中的成体干细胞。这项合作的结果突出了两种具有不同特性的静止干细胞状态的存在。由于采用了一种新的计算方法，研究人员能够阐明与观察到的干细胞异质性有关的一些分子机制，并恢复老年期干细胞的再生功能。他们的发现，最近发表在自然细胞生物学研究表明，干细胞的多样性和再生特性比之前预期的更能抵抗衰老，确保延长存活时间并支持组织再生。

成人干细胞是未分化的细胞这种细胞具有自我更新的能力，可以分化成所有类型的细胞，帮助再生受损组织。干细胞老化是随着时间的推移观察到的组织再生衰退的原因之一，但其潜在的机制仍然很大程度上未知。“延缓或逆转干细胞功能衰退的可能性是再生医学中最吸引人的挑战之一，”LCSB计算生物学小组负责人Antonio Del Sol教授解释道。

两种干细胞状态具有不同的作用

成体干细胞在生命的大部分时间里是静止的:它们长时间处于休眠状态，只有在受到伤害时才会激活。然后它们繁殖并获得不同的命运，一些形成新的肌肉纤维，另一些补充干细胞库。最近的研究表明，静止的干细胞群是异质性的，但这种异质性在组织修复中的作用以及它在整个生命过程中是如何进化的尚不清楚。来自LCSB的研究人员和来自西班牙、意大利和美国的同事合作，通过创新的计算方法，在小鼠中研究这些问题，从早期新生儿阶段到老年年龄。

他们在未受干扰的骨骼肌中发现了两种静止的干细胞状态，其区别在于一种名为CD34的特定基因的相对表达。表达高水平CD34的静止干细胞在受伤后会自我更新，保持干细胞的真正特征(真正状态)，而那些表达低水平的干细胞被启动分化为肌肉细胞(启动状态)。

通过旧时代保存干细胞多样性

研究人员进一步表明，真正的干细胞状态保存到老年:在体内的肌肉再生过程中，老的真正的干细胞表现得和年轻的干细胞一样好。尽管如此，在极度年老时，这些干细胞经历了急剧的功能衰退，并获得了启动干细胞的特征。如果这一最终变化可能解释老年肌肉再生的急剧恶化，那么这些结果也是出乎意料的:干细胞的多样性和再生特性比先前预期的更能抵抗老化。

理解潜在的分子机制

为了更好地了解干细胞异质性随着时间的推移而发展，研究人员探讨了使用计算和数学建模所涉及的机制。它们鉴定了一种在维持两种静态干细胞状态方面发挥作用的分子途径。首先，需要特异性转录因子的活性，以保持真正的干细胞状态。相反，FOXO失活率恶化了真正的状态，导致干细胞获取孕产状态的性状，如极端老年。它表明，长寿的静态干细胞主要依赖于FOXO信号传导以保持多样性和茎。

通过一种新的计算方法进一步探索信号通路，研究人员发现了两种分子- igf和akt -影响FoxO转录因子并调节干细胞状态。

对抗年龄依赖性肌肉萎缩

这项研究强调长寿干细胞异质性的丧失是随着年龄增长而导致再生失败的一个原因。了解如何保存老年肌肉中具有最高再生能力的干细胞部分，对于增强肌肉再生，特别是老年肌肉的再生至关重要。

“鉴定IGF-1 / AKT / FOXO信号传导途径和其在维持静态干细胞的异质性方面的作用可以有助于发现激活干细胞以修复的方法肌肉Del Sol教授强调说。“例如，瞄准这些分子可以促进干细胞的形成，并构成一个振兴老年真正干细胞的有前途的策略，对损伤后的再生具有有益的后果。”

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