Как мышцы изменяются с возрастом и пытаются бороться с его последствиями, теперь лучше понятно на клеточном и молекулярном уровне благодаря первому комплексному атласу старения мышц человека.
Исследователи из Института Wellcome Sanger и их сотрудники из Университета Сунь Ятсена в Китае применили одноклеточные технологии и передовые методы визуализации для анализа образцов скелетных мышц человека, взятых у 17 человек на протяжении всей взрослой жизни. Сравнивая результаты, они пролили новый свет на многие сложные процессы, лежащие в основе возрастных изменений мышц.
Атлас, опубликованный 15 апреля в журнале Nature Aging, обнаруживает новые популяции клеток, которые могут объяснить, почему некоторые мышечные волокна стареют быстрее, чем другие. Он также определяет компенсаторные механизмы, которые мышцы используют для борьбы со старением.
Результаты открывают возможности для будущих методов лечения и вмешательств для улучшения здоровья мышц и качества жизни по мере старения.
Это исследование является частью международной инициативы «Атлас клеток человека», целью которой является картирование каждого типа клеток в организме человека и изменение понимания здоровья и болезней.
С возрастом наши мышцы постепенно ослабевают. Это может повлиять на нашу способность выполнять повседневные действия, такие как вставание и ходьба. У некоторых людей потеря мышечной массы ухудшается, что приводит к падениям, обездвиженности, потере самостоятельности и состоянию, называемому саркопенией. Причины, по которым наши мышцы со временем ослабевают, остаются малоизученными.
В этом новом исследовании ученые из Института Уэллкома Сэнгера и Университета Сунь Ятсена, Китай, использовали методы секвенирования как отдельных клеток, так и одного ядра, а также передовые методы визуализации для анализа образцов мышц человека 17 человек в возрасте от 20 до 75 лет.
Команда обнаружила, что гены, контролирующие рибосомы, отвечающие за производство белков, были менее активны в мышечных стволовых клетках из старых образцов. Это ухудшает способность клеток восстанавливать и регенерировать мышечные волокна с возрастом. Кроме того, популяции немышечных клеток в этих образцах скелетных мышц производят больше провоспалительной молекулы под названием CCL2, привлекая иммунные клетки к мышцам и усугубляя возрастное ухудшение состояния мышц.
Также наблюдалась возрастная потеря определенного подтипа быстросокращающихся мышечных волокон, играющего ключевую роль в взрывной мышечной активности. Однако они впервые обнаружили несколько компенсаторных механизмов мышц, которые, по-видимому, восполняют потерю. К ним относятся сдвиг в медленно сокращающихся мышечных волокнах для экспрессии генов, характерных для утраченного подтипа быстросокращающихся волокон, и усиление регенерации оставшихся подтипов быстросокращающихся волокон.
Команда также определила специализированные популяции ядер в мышечных волокнах, которые помогают восстановить связи между нервами и мышцами, которые с возрастом ухудшаются. Эксперименты по нокауту на выращенных в лаборатории мышечных клетках человека, проведенные командой, подтвердили важность этих ядер для поддержания мышечной функции.
Вероника Кедлиан, первый автор исследования из Института Wellcome Sanger, сказала: «Наш беспристрастный, многогранный подход к изучению мышечного старения, сочетающий различные типы секвенирования, визуализации и исследований, выявляет ранее неизвестные клеточные механизмы старения и выделяет области для дальнейшего изучения. »
Профессор Хунбо Чжан, старший автор исследования из Университета Сунь Ятсена в Гуанчжоу, Китай, сказал: «В Китае, Великобритании и других странах население стареет, но наше понимание самого процесса старения ограничено. получить детальное представление о том, как мышцы стремятся сохранять функцию как можно дольше, несмотря на эффекты старения».
Доктор Сара Тейхманн, старший автор исследования из Института Wellcome Sanger и соучредитель Атласа клеток человека, сказала: «Благодаря Атласу клеток человека мы узнаем о теле в беспрецедентных деталях, начиная с самых ранних стадий развития. развитие человека до старости.
«Благодаря этим новым знаниям о здоровом старении скелетных мышц исследователи во всем мире теперь могут изучать способы борьбы с воспалением, ускорения регенерации мышц, сохранения нервных связей и многого другого. Открытия, полученные в результате подобных исследований, имеют огромный потенциал для разработки терапевтических стратегий, способствующих более здоровому образу жизни. старение ради будущих поколений».
