再添一角！中山大学张宏波等团队Nature子刊最新发文

2024年4月15日，中山大学张宏波、剑桥大学 Kourosh Saeb-Parsy及惠康桑格研究所Sarah A. Teichmann 共同通讯在《Nature Aging》在线发表题为“Human skeletal muscle aging atlas”的研究论文，在研究中，我们将scRNA-seq和snRNA-seq相结合，构建了包括MuSCs和MFs细胞核以及来自微环境的细胞的人类骨骼肌衰老图谱。我们注释了 40 种主要状态和 82 种细粒度细胞和细胞核状态，提供了超越先前研究的深入而详细的见解。

https://www.nature.com/articles/s43587-024-00613-3

研究背景

 01 

骨骼肌占我们体重的 40%，对运动至关重要，在新陈代谢和免疫调节中起着关键作用。骨骼肌的主要成分，多核肌纤维（MFs），根据其收缩速度、结构蛋白组成和代谢特征（氧化与糖酵解）分为“慢肌纤维”(I型)和“快肌纤维”(IIA型、IIX型和中间杂交纤维)。MFs被单核肌肉干细胞（MuSCs）包围，这些干细胞在损伤后可以产生新的 MFs。此外，肌肉微环境由支持成纤维细胞、脉管系统、免疫细胞、雪旺细胞和神经元轴突组成，它们将动作电位传递给 MFs。

骨骼肌老化的特征是肌肉质量和力量的丧失，通常会导致肌肉减少症。这是导致老年人跌倒和骨折的主要因素，是伤害和死亡的第二大原因。在衰老过程中，快肌纤维 MFs 的数量和大小都会选择性减少。此外，MuSCSs的数量及其对刺激的激活和增殖随着年龄的增长而减少。然而，目前尚不清楚这种萎缩的增加是由于基因表达的MFs内在变化，细胞微环境的影响还是两者的结合。还研究了其他几种假定的肌肉衰老因素，如干细胞衰老、去神经支配、代谢失调和慢性炎症。

以前的大多数研究都集中在一种特定的机制或细胞类型上，这给我们对肌肉衰老的整体理解留下了空白。为了解决这个问题，最近的小鼠和人类骨骼肌研究率先使用单细胞RNA测序（scRNA-seq）或单核RNA测序（snRNA-seq）来了解肌肉细胞类型的异质性及其在衰老中的变化。然而，这两种方法在单独应用于肌肉时都有局限性：液滴单细胞测序方法由于其体积大而无法捕获 MFs，并且单核测序通常缺乏对肌肉微环境中丰度较低的 MuSCs 和其他单核细胞类型的分辨率。

在本研究中，我们在整个成年人的生命周期中对肋间肌进行了关节 scRNA-seq 和 snRNA-seq。这使我们能够研究衰老过程中MuSCs、MFs和微环境细胞的转录变化。我们发现了可能导致衰老表型的细胞间相互作用。我们还对肋间肌进行了MFs分型，以将关于 MFs 动力学的标准组织学观察与单核数据中的转录变化联系起来。最后，通过从小鼠骨骼肌中生成年龄匹配的单细胞和单核转录组，我们研究了不同物种衰老机制的相似性。

研究结果

 02 

本研究，我们分析了来自17个供体的90,902个单细胞和92,259个单核，以绘制成人肋间肌肉的衰老过程，确定每个肌肉区室的细胞变化。我们发现肌肉干细胞的不同亚群表现出核糖体生物发生基因减少和 CCL2 表达增加，导致不同的衰老表型。我们的图谱还强调了与神经肌肉接头相关的细胞核的扩张，这可能反映了再神经支配，并概述了如何通过随着年龄增长而通过再生和上调慢肌纤维中快速型标记物来减轻快肌纤维的损失。此外，我们记录了衰老肌肉微环境在免疫细胞吸引中的作用。总体而言，我们提供了全面的人类骨骼肌衰老资源（https://www.muscleageingcellatlas.org/）以及内部小鼠肌肉图谱，以研究跨物种肌肉衰老的共同特征。

单细胞和单核骨骼肌衰老图谱（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://www.nature.com/articles/s43587-024-00613-3

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。