Nature子刊 | 80还能打篮球？增肌从免疫抓起，肌肉再生关键靶点
想到年轻，许多人脑海总会浮现高中校园篮球场上挺拔少年肆意奔跑的身影。几十年后，沧海桑田，少年变为拄着拐杖的老爷爷。
从打篮球的“阳光少年”到拄拐杖的“老爷爷”，其中区别就在于肌肉的减少。老化导致的肌肉质与量的下降在医学上被称为“肌少症”。
肌少症可导致生活质量下降、跌倒、骨折和残疾，也与女性类风湿性关节炎密切相关[1]。研究表明，我们的肌肉从40岁开始流失，到80岁时，流失的肌肉量达到50%[2]。
最近，葡萄牙里斯本大学发布于权威期刊Nature aging的论文发现一种促进肌肉再生的关键靶点MANF蛋白，它能够通过调节巨噬细胞的表型转变促进骨骼肌再生；此研究还发现，这种关键蛋白会随着衰老不断流失，影响肌肉再生，导致肌少症[3]。
衰老导致的肌肉流失最先开始于大腿前部和腹部肌肉[4]，为补偿肌肉的流失，身体会将脂肪囤积在此处。（为什么会囤积脂肪而不是肌肉呢？因为生成脂肪更容易）
并且随着年龄增长，胶原纤维和脂肪组织会不断渗透进骨骼肌纤维中，并不断积累，形成不利于骨骼肌纤维再生的微环境[2]。这样的过程长期持续并扩展到身体其它部位，导致身体的肌肉越来越少、脂肪越来越多。
除此之外，学界针对肌少症发生的原因有过很多研究成果。比如运动量和摄入营养下降、骨骼肌运动神经元神经肌肉接头数量减少、荷尔蒙水平改变、线粒体异常、环境原因、炎症通路激活[2]等等。
而本篇论文着重强调的是与免疫细胞——巨噬细胞相关的肌少症发生机制[3]。
想知道肌肉是怎样减少的，首先要知道肌肉是怎样再生的。骨骼肌再生由成体肌肉干细胞（MuSC）维持。当其损伤后，免疫系统中的巨噬细胞会很快渗入其中，清除肌肉碎片、维持肌肉干细胞活性[3]。
巨噬细胞是怎样达到此种功能的呢？巨噬细胞通过Klotho[5, 6]、GDF3[7]、CXCL10[8]、骨桥蛋白[9]和其他[10]衍生信号调节肌肉干细胞活性，并负责在组织损伤时执行细胞碎片清除的核心功能[3]。
不过，巨噬细胞并不是天生这么强大，它也有它的“进化史”——巨噬细胞起源于浸润性单核细胞，单核细胞首先分化为促炎性巨噬细胞，而肌肉再生成功取决于这些促炎性巨噬细胞及时调节表型转化为修复前巨噬细胞[11-13]，这种巨噬细胞才能真正起到辅助肌肉再生作用。
咦，好像忘了什么？论文里不是在说MANF蛋白吗？别急，它来了！
MANF负责促进巨噬细胞从促炎表型到修复表型的转变。本篇研究表明，衰老小鼠的MANF信号下调会抑制巨噬细胞的这种表型转变，阻止巨噬细胞对损伤肌肉碎片的清除作用和肌肉干细胞的再生；相反地，若外源补充MANF则会促进衰老肌肉再生、调节炎症和组织稳态[3]。
葡萄牙里斯本大学为验证MANF的这种功能，设计了一种完全不表达MANF的小鼠模型。这种特殊处理的小鼠被命名为Manf R26Δ，因为它的MANF蛋白表达空白，为了方便记忆，我们就暂时叫它小白。
图注：“小白”Manf R26Δ组完全不表达MANF蛋白
研究者将小白的损伤后肌纤维染色并放到显微镜下查看，并与另两组对照组小鼠对比，发现小白的坏死肌纤维数显然更多[3]。
图注：星号表示坏死肌纤维
另外，小白的成体肌肉干细胞（MuSC）数量显著减少；骨髓细胞（CD11b pos)数量减少了65%，修复前巨噬细胞（F4/80 posLy6Clow）数量减少了82%。
图注：a. 成体肌肉干细胞 c. 骨髓细胞 d. 修复前巨噬细胞
接下来，研究者又发现老年小鼠的MANF表达状况和小白非常相似！他们发现 23-25 个月大的老年小鼠MANF表达水平较年轻小鼠显著减弱，且骨骼肌内的骨髓细胞数量减少了41%，修复前巨噬细胞的数量减少了55%[3]。
图注：老年小鼠MANF蛋白表达水平较年轻小鼠显著减弱
图注：老年小鼠与年轻小鼠的骨髓细胞（f)和修复前巨噬细胞（h）数量对比
OK！现在我们知道了，抑制MANF表达的确会使损伤后肌肉再生能力下降、骨髓反应下降[3]，且衰老个体的MANF表达显著减弱，并同样影响了肌肉再生与骨髓反应。
接下来，他们又想追踪巨噬细胞从促炎表型转变为修复表型的过程，探索MANF在此过程中的作用。
为此又设计了一种小鼠模型，这种小鼠和小白差不多，其巨噬细胞中的MANF也不表达，我们就暂时叫它小黑吧。研究者开发了一种离体测定法，跟踪小黑的促炎性巨噬细胞向修复前巨噬细胞的转变[3]。
图注：“小黑”巨噬细胞培养0小时-16小时，Ly6C表达量逐渐降低
这种转变通过标志物Ly6C的丢失来量化。也就是说，巨噬细胞转变为修复表型时，标志物Ly6C表达量是要变得很低的。
图注：粉色点点为“小黑”，其它为对照组。“小黑”的促炎巨噬细胞百分比显著较高
细胞培养16小时后发现，小黑的促炎巨噬细胞（标志物Ly6C表达高的细胞）在巨噬细胞中所占的比例显著较高，表明其在向修复表型转变时存在缺陷。
重要的是，这种缺陷可通过补充重组 MANF (rMANF) 蛋白改善[3]。
此结果支持这样一种观点，即缺乏MANF会抑制巨噬细胞表型转变[3]，进而抑制肌肉损伤后的修复再生。而补充MANF可以改善此现象，恢复肌肉再生。
研究者又做了一系列实验，证明缺乏MANF的巨噬细胞溶酶体活性降低，所以其吞噬作用大大降低，而恢复MANF水平可大大改善衰老过程中的肌肉再生[3]。
时光派点评
派派在阅读文献后发现，MANF不仅具有促进肌肉再生的作用，其调节巨噬细胞表型转变的这一机制可以广泛地用于机体的组织修复以及炎症稳态的调节，进而起到抗衰作用。
例如将年轻小鼠和老年小鼠的血液循环系统连接在一起的“同种异龄异体共生”实验，其导致老年小鼠“返老还童”的一部分效应被认为归功于MANF[14]。
另外，最近发表于Science子刊的一篇文章发现，使用机器人按摩能够下调慢性衰老炎症反应同时刺激干细胞群，促进年轻肌肉的损伤修复。但需要注意的是，这种机器人按摩技术用于长期受损的老化肌肉可能反而会加剧炎症反应，造成更严重的损伤[15]！
随着肌肉再生机制研究的不断深入，相信未来会涌现更多针对肌少症的干预措施。
愿活力满满、青春洋溢！
—— TIMEPIE ——
“我们不是必须随着时间流逝而变老”，这里是专注“长寿科技”科普的时光派，为您带来最前沿、最热门的抗衰资讯。
抗衰从当下开始，时光派最新推出TimeCure衰老管理服务，五维衰老评估，四重衰老干预，坚持安全、精准、动态三项原则，以改善衰老指标、个体感受为两大目标，抗衰路上TimeCure会一直在伴你左右！
TimeCure抗衰中心线下体验店现升级中，欢迎上海及周边的小伙伴来解锁冷冻舱、高压氧舱、红光浴舱等多种抗衰黑科技，与我们面对面交流抗衰心得。更多详情，欢迎咨询Hebe（v：timepie10）。
参考文献
[1]GILES J T, LING S M, FERRUCCI L, et al. Abnormal body composition phenotypes in older rheumatoid arthritis patients: association with disease characteristics and pharmacotherapies [J]. Arthritis Rheum, 2008, 59(6): 807-815.
[2]WALSTON J D. Sarcopenia in older adults [J]. Curr Opin Rheumatol, 2012, 24(6): 623-627.
[3]SOUSA N S, BRáS M F, ANTUNES I B, et al. Aging disrupts MANF-mediated immune modulation during skeletal muscle regeneration [J]. Nature Aging, 2023.
[4]ATA A M, KARA M, KAYMAK B, et al. Sarcopenia Is Not "Love": You Have to Look Where You Lost it! [J]. Am J Phys Med Rehabil, 2020, 99(10): e119-e120.
[5]SAHU A, MAMIYA H, SHINDE S, et al. Age-related declines in α-Klotho drive progenitor cell mitochondrial dysfunction and impaired muscle regeneration [J]. Nature communications, 2018, 9(1): 48-59.
[6]WEHLING-HENRICKS M, WELC S S, SAMENGO G, et al. Macrophages escape Klotho gene silencing in the mdx mouse model of Duchenne muscular dystrophy and promote muscle growth and increase satellite cell numbers through a Klotho-mediated pathway [J]. Human molecular genetics, 2018, 27(1): 14-29.
[7]PATSALOS A, SIMANDI Z, HAYS T T, et al. In vivo GDF3 administration abrogates aging related muscle regeneration delay following acute sterile injury [J]. Aging Cell, 2018, 17(5): e12815.
[8]ZHANG C, CHENG N, QIAO B, et al. Age‐related decline of interferon‐gamma responses in macrophage impairs satellite cell proliferation and regeneration [J]. Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle, 2020, 11(5): 1291-1305.
[9]PALIWAL P, PISHESHA N, WIJAYA D, et al. Age dependent increase in the levels of osteopontin inhibits skeletal muscle regeneration [J]. Aging (Albany NY), 2012, 4(8): 553-566.
[10]TIDBALL J G, FLORES I, WELC S S, et al. Aging of the immune system and impaired muscle regeneration: A failure of immunomodulation of adult myogenesis [J]. Experimental gerontology, 2021, 145: 111-200.
[11]CHAZAUD B. Inflammation and skeletal muscle regeneration: leave it to the macrophages! [J]. Trends in immunology, 2020, 41(6): 481-492.
[12]ARNOLD L, HENRY A, PORON F, et al. Inflammatory monocytes recruited after skeletal muscle injury switch into antiinflammatory macrophages to support myogenesis [J]. The Journal of experimental medicine, 2007, 204(5): 1057-1069.
[13]PERDIGUERO E, SOUSA-VICTOR P, RUIZ-BONILLA V, et al. p38/MKP-1–regulated AKT coordinates macrophage transitions and resolution of inflammation during tissue repair [J]. Journal of Cell Biology, 2011, 195(2): 307-322.
[14]SOUSA-VICTOR P, NEVES J, CEDRON-CRAFT W, et al. MANF regulates metabolic and immune homeostasis in ageing and protects against liver damage [J]. Nature metabolism, 2019, 1(2): 276-290.
[15]MCNAMARA S L, SEO B R, FREEDMAN B R, et al. Anti-inflammatory therapy enables robot-actuated regeneration of aged muscle [J]. Science Robotics, 2023, 8(76): eadd9369.
