Ученые из Института Уэлкома Сэнгера и Университета Сунь Ятсена сделали важный шаг к пониманию старения мышц. Исследователи создали первый в истории атлас стареющих мышц человека, который поможет ученым по всему миру разработать новые методы борьбы с саркопенией — возрастной потерей мышечной массы и силы. В ходе исследования были обнаружены новые популяции клеток, которые объясняют, почему некоторые мышечные волокна стареют быстрее других. Кроме того, подход ученых к изучению мышечного старения, сочетающий различные типы секвенирования, выявил ранее неизвестные клеточные механизмы борьбы со старением.
Благодаря методам анализа отдельных клеток и ядер, а также использованию продвинутой визуализации ученые смогли детально изучить образцы скелетных мышц человека. Скелетные мышцы, прикрепленные к костям, выполняют много функций: обеспечивают движение, поддерживают осанку, регулируют температуру тела, запасают питательные вещества и помогают выражать эмоции на лице. Одним из заболеваний, поражающих скелетные мышцы, является саркопения. Это возрастное снижение мышечной массы и силы. Саркопения имеет множество причин и затрагивает более 20% пожилых людей. Пока не существует одобренных лекарств для лечения этого заболевания.
В ходе исследования команда взяла образцы у 17 человек в возрасте от 20 до 75 лет. Затем ученые сравнили результаты и обнаружили многочисленные процессы, которые лежат в основе возрастных изменений мышц.
Выяснилось, что у мышечных стволовых клеток из образцов пожилых людей гены, контролирующие рибосомы, менее активны. Рибосомы — это «фабрики» по производству белка в клетке. Их низкая активность снижает способность клеток к восстановлению и регенерации. Кроме того, популяция немышечных клеток в образцах содержала повышенное количество молекулы CCL2, которая способствует воспалению. CCL2 привлекает иммунные клетки к мышцам, что приводит к дальнейшему повреждению мышечной ткани, связанному с возрастом.
Ученые получили и обнадеживающие результаты. Впервые были обнаружены компенсаторные механизмы в мышцах, которые, по-видимому, помогают противостоять потере мышечной массы.
Например, ученые наблюдали усиленную регенерацию сохранившихся подтипов мышечных волокон. Кроме того, была идентифицирована специализированная популяция ядер внутри мышечных волокон. Эти ядра способствуют восстановлению ослабленных с возрастом нервно-мышечных связей. Эксперименты на выращенных в лаборатории клетках человеческих мышц подтвердили роль этих ядер в поддержании мышечной функции.
Исследование возглавлял профессор Хунбо Чжан, который отмечает, что старение населения — серьезная проблема во многих странах. «Наши знания о самом процессе старения ограничены. Теперь мы получили подробное представление о том, как мышцы пытаются сохранить свои функции как можно дольше, несмотря на возрастные изменения», — говорит он.
Благодаря «Атласу клеток человека» ученые получают все больше информации о самых ранних стадиях человеческого развития. Эти данные, в том числе о здоровом старении скелетных мышц, могут помочь исследователям по всему миру найти новые методы борьбы с воспалением и другими проблемами, связанными со старением.
