抗衰药联用逆转骨骼肌衰老，梅奥诊所发文揭秘两大致衰的罪魁祸首

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想当年乘赤兔“千里走单骑”的美髯公，在麦城却无法再凭老迈的双臂挥起青龙偃月。英雄的迟暮不是突如其来，而是由于衰老进程导致骨骼肌（SKM）的每况愈下。骨骼肌作为对运动和代谢稳态必不可少的组织，我们的一举一动都会受其几十甚至上百块的共同调节[1]。

然而随年龄的增长，骨骼肌中的衰老细胞也逐渐增多，使体能大不如前。究竟是“谁”在默默诱导骨骼肌的衰老？骨骼肌的老化问题又能否得到有效逆转呢？

由世界排名第一的梅奥诊所老龄化中心主任，兼NIH（美国国立卫生研究院）衰老细胞机制主席的Nathan K LeBrasseur教授，联合梅奥诊所副教授João F. Passos于近日在nature子刊发文称，发现在骨骼肌的两类细胞中，分别存在不同的衰老诱导途径，并发现了一种可有效干预骨骼肌衰老的手段[2]。

骨骼肌衰老，可能由干细胞分化和再生能力的破坏、线粒体功能障碍导致的氧化损伤、激素水平紊乱导致的肌肉萎缩、细胞炎症和自噬导致的肌肉重量下降等多方原因诱导[3]。然而面对众多致衰途径，我们应当怎样才能有针对性地防衰抗衰呢？

为了探究骨骼肌衰老的真正途径和作用机制，研究人员直击细胞分子层面，对6月龄的年轻小鼠和24月龄的老年小鼠的骨骼肌进行对照实验。

表型对比后发现，老年小鼠体内肌纤维横截面积(CSA)显著减少，成熟细胞的外形都发生变化了，内里的蛋白和基因还会完好吗，接着再探！

图片来源：Juan Carlos Izpisua Belmonte Lab/Salk Institute

于是深入至基因层面，果然发现了猫腻。两个衰老相关基因p21和p16与周期素依赖性激酶（CDK）形成的复合体CDKIs（触发细胞周期停滞的关键性抑制剂），以及细胞调节因子IL-6和基质重塑蛋白Mmp3的表达量在老年小鼠中均显著提高[2]。看来确实不止“外表”，骨骼肌内的细胞衰老标志物也有所增多。

通过FISH技术，进一步观测到老年小鼠的端粒上存在很多DNA损伤应答（DDR）和衰老相关诱导物，端粒受到相应程度的磨损，从而也加快了细胞衰老进程[2]。综合来看，CDKIs、SASP和DNA损伤标记物的上调共同确定性地指向一个骨骼肌老化原因，就是年龄引起的细胞衰老。

图注：荧光染色定量标记衰老标志物及含量

1.单核细胞的致衰基因背刺惨案

骨骼肌中存在很多极具分化潜能的单核细胞（卫星细胞、成纤维细胞(FAPs)、内皮细胞和巨噬细胞）[3]，它们作为成熟细胞的前体细胞，稍有不慎就容易误入衰老“歧途”，因此成为骨骼肌衰老事态的重点怀疑对象。

对比衰老标志物在四种单核细胞中的表达量后发现，老年小鼠的FAPs和巨噬细胞中的p16含量表达显著，且具有升高趋势[2]。瞧瞧，单核细胞果然已入“衰老道”，还顺便抓到了诱导它衰老的唯一凶手——p16。

因此继续对显著衰老的FAPs进行高通量聚类分析。正所谓不测不知道，一测吓一跳，FAPs的4个亚群竟均显示出多个衰老相关基因（p16、p15、Spp1）的高聚类富集，和细胞增殖调节信号通路的显著表达[2]。具有高度分化能力的FAPs还未转化为有效细胞，就被p16带领的大量衰老基因和高表达的衰老通路所诱导致衰，真可谓“分化未成身先老”。

图注：FAPs的4个亚群的scRNA-seq衍生标记基因热图和GSEA富集图

然而p16究竟是无年龄差别攻击，还是“欺老怕小”呢？免疫荧光标记图（下图）中可明显看出，老年小鼠的FAPs上（右竖图）存在较年轻小鼠（左竖图）更多更大的TAF和γH2A（DDR的下游标志物）。看来p16就是随年龄增加，在单核细胞中逐渐形成CDKIs，从而抑制单核细胞的进一步分化，并在分子层面上诱导端粒损伤，干扰细胞分裂，激活衰老过程[4]。

图注：FAPs的免疫荧光标记图

2.多核细胞竟也惨遭衰老，揭开另一凶手的罪恶面纱

除单核细胞外，骨骼肌中还存在大量的多核细胞——肌纤维。它们难道不会随年龄的变化而发生衰老吗？看过结局的派派轻轻剧透一下：“不一定”。

研究人员将分离出的单个肌纤维进行qPCR，发现老年小鼠肌纤维中p21的表达水平较年轻小鼠相比明显更高，且边界的p21显著增加[2]。原来肌纤维还是没能逃过细胞衰老定律，在p21的诱导下步入单核细胞的衰老后尘。

当然肌纤维衰老可能由多种途径引起，p21究竟是背负了衰老黑锅还是难辞其咎，研究人员随后对不同p21含量的老年小鼠肌纤维进行基因富集和通路对比。发现仅在高p21含量的肌纤维中发现衰老相关细胞因子、p53信号、趋化因子信号等通路的显著富集[2]。看来p21并未被冤枉，就是老年小鼠肌纤维衰老的罪魁祸首！

图注：低p21含量和高p21含量在老年小鼠体内的基因丰度和表达量

既然小鼠的骨骼肌老化是由细胞衰老引起，那清除衰老细胞是否可以阻止老化进程呢？研究人员开始大胆尝试，将目光转向大热细胞抗衰药物组合——达沙替尼和槲皮素（DQ）。

在对20月龄的老年小鼠进行为期4个月的DQ注射治疗后，小鼠体内p21、p16基因及大量相关衰老基因（Cdkn1a、Gadd45a22、Rrad23等）的表达不再增加，高含量p21诱导肌纤维衰老相关通路的富集情况均被逆转，且小鼠的握力也得到显著提高[2]。

图注：DQ注射逆转骨骼肌衰老

DQ果然不负它们长期以来打着“摧毁衰老”的头衔，通过对衰老相关基因的表达抑制，靶向逆转了小鼠骨骼肌老化情况。

梅奥诊所最终还表示，这项小鼠的骨骼肌衰老逆转实验，也正是在为今后的临床应用做准备（派派开始期待地搓手）。

时光派点评

在先前的概念中，我们只知道随年纪的升高，不可避免的细胞衰老会引发骨骼肌的老化。而这项里程碑式研究，终于将致衰的基因、通路、作用途径通通刨根问底，而且还为今后的临床干预做足了实验铺垫。

在看到对小鼠骨骼肌衰老逆转成效颇丰的DQ（达沙替尼和槲皮素）后，是不是开始蠢蠢欲动了？派派替大家查阅相关临床应用的资料后，发现DQ并不如文中完美，在其他应用中还体现出贫血、血小板和中性粒细胞减少等副作用，具有较大的细胞毒性。因此派派还是建议大家暂且观望，慎重再慎重为好。

然而在没有骨骼肌的特效抗衰物质前提下，派派建议大家不妨先运动起来，从根源上提高运动和代谢免疫能力，增强细胞活性，也可有效对抗骨骼肌衰老。况且运动还能舒缓心情、修饰形体，看完这篇文章的你，今天运动了吗？

本研究题为《Characterization of cellular senescence in aging skeletal muscle》，发表于《nature aging》。通讯作者为梅奥诊所教授Nathan K. LeBrasseur和梅奥诊所副教授João F. Passos，第一作者为Xu Zhang。本研究由美国国立卫生研究院、国家老龄化研究所、格伦医学研究基金会和普利兹克基金会（N.K.L.）共同支持。

参考文献：

[1] Englund, D. A., Zhang, X., Aversa, Z., & LeBrasseur, N. K. (2021). Skeletal muscle aging, cellular senescence, and senotherapeutics: Current knowledge and future directions. Mechanisms of Ageing and Development, 200, 111595. https://doi.org/10.1016/j.mad.2021.111595

[2] Zhang, X., Habiballa, L., Aversa, Z. et al. Characterization of cellular senescence in aging skeletal muscle. Nat Aging 2, 601–615 (2022). https://doi.org/10.1038/s43587-022-00250-8

[3] Englund, D. A., Zhang, X., Aversa, Z., & LeBrasseur, N. K. (2021b). Skeletal muscle aging, cellular senescence, and senotherapeutics: Current knowledge and future directions. Mechanisms of Ageing and Development, 200, 111595. https://doi.org/10.1016/j.mad.2021.111595

[4] Glumac, S., Davidovic, R., Dozic, B., Hinic, S., Pavlovic, I., Drakulic, D., Todorović, A., Pavlovic, M. M., Skodric, S. R., Baralic, I., Sopta, J., & Pejic, S. (2021). Immunohistochemical expression of cyclin-dependent kinase inhibitors p16 and p57 in rhabdomyosarcoma. Pathology - Research and Practice, 225, 153558. https://doi.org/10.1016/j.prp.2021.153558