如今，日本科学家发现了一种有前景的分子，它可能有助于保护人体天然的肌肉修复系统，并有可能使其更加有效。在实验室实验中，该化合物增强了一种参与肌肉再生的重要生物信号，使其与关键细胞受体结合的能力提高了一倍以上。
这一发现来自九州大学农学部辰巳隆一（Ryuichi Tatsumi）教授领导的研究团队。他们的研究成果发表在《科学报告》（Scientific Reports）上，提出了一种可能的新方法，用以应对使衰老肌肉日益难以修复的细胞变化。
衰老如何扰乱人体的肌肉修复系统
骨骼肌是附着在骨骼上的肌肉，使我们能够行走、提起物体、保持姿势以及进行其他自主运动。尽管这些肌肉在人的一生中会不断磨损，但它们也具有非凡的自我修复能力。
这种修复很大程度上依赖于一种被称为卫星细胞的特殊干细胞。这些细胞通常处于非活跃状态，位于肌纤维旁边，直到接收到需要修复或再生的信号。一旦被激活，它们就可以增殖并发育成肌细胞，帮助恢复受损组织。
这一过程的一个关键部分涉及一种称为肝细胞生长因子（HGF）的蛋白质。尽管名字如此，HGF在肝脏之外还发挥着重要作用，包括帮助激活负责肌肉再生的干细胞。
在正常情况下，HGF储存在肌纤维周围的支撑物质中。当肌肉受到损伤或机械刺激（如身体运动或拉伸）时，该蛋白质就会被释放出来。
随后，HGF与卫星细胞表面一种称为c-met的受体结合。受体是接收分子信号并在细胞内触发反应的特殊蛋白质。在本例中，这种相互作用有助于唤醒休眠的卫星细胞，使其增殖、成熟并参与肌纤维的修复。
但随着年龄增长，这一精密协调的系统会变得不那么可靠。
一种隐藏的化学变化可能削弱衰老肌肉
研究人员此前的工作揭示，HGF可以发生一种称为硝基化的化学修饰。这一过程将一种称为硝基的化学基团附着到蛋白质上的特定位置，可能改变其结构并干扰其正常活性。
对于HGF，研究人员确定了两个特别重要的位置：Y198和Y250。这两个位点都位于与c-met受体结合相关的区域内。
当这些位点发生硝基化时，HGF与其受体结合的能力就会下降。其结果就像一把损坏的钥匙，再也无法打开它本应开启的锁。
这种破坏可能对衰老肌肉产生重要影响。即使身体持续产生HGF，化学变化也可能阻止该蛋白正确激活组织修复所需的干细胞。研究人员认为，这种机制可能是导致与年龄相关的肌肉萎缩和再生能力下降的原因之一。
“随着衰老，HGF并不一定缺失，”辰巳解释道，“更确切地说，它可能在合成后发生了化学变化。这让我们思考，一种具有强抗氧化能力的化合物是否可以保护HGF，要么通过阻止硝基化，要么通过补偿硝基化造成的功能损失。”
科学家测试两种强力含硫化合物
为验证这一可能性，研究团队研究了两种具有强抗氧化特性的化合物：谷胱甘肽三硫化物（GSSSG）和硫辛酸三硫化物（LASSS）。
抗氧化剂可以帮助限制由活性分子引起的某些类型的化学损伤。这类损伤会干扰蛋白质和细胞的其他关键组分，尤其是当人体正常的保护系统效力下降时。
这两种化合物属于一个称为三硫化物的化学家族。它们的显著特征是由三个彼此相连的硫原子组成的链。这种结构赋予它们不寻常的化学性质，包括参与涉及电子转移的反应（即氧化还原反应）的能力。
由于这些反应在细胞化学中发挥着重要作用，三硫化物作为新药的潜在成分正受到越来越多的关注。
在第一组实验中，两种化合物都减少了HGF上两个易感位点的硝基化。然而，阻止这种化学修饰并不能完全恢复该蛋白质与c-met结合的能力。
因此，科学家提高了相对于HGF所使用的三硫化物的量。他们将比较各物质分子数量的摩尔比从1:4000改为1:8000。
这一调整产生了意想不到的结果。
意外发现造就“超级HGF”
在较高浓度下，LASSS的作用远不止保护HGF免受化学损伤，它还显著提高了该蛋白质与其受体结合的能力。
与未经处理的HGF相比，经LASSS处理的蛋白质对c-met的结合亲和力提高了一倍以上。换言之，它可以更强地附着于其目标受体，从而有可能增强肌肉修复过程中的一个关键步骤。
该处理还使HGF更能抵抗硝基化引起的功能丧失，尤其是在Y198位点。
值得注意的是，这种效应是LASSS所特有的。尽管GSSSG在此前实验中也减少了硝基化，但它并未在受体结合方面产生同样的改善。
“这超出了我们的预期，”辰巳评论道，“我们知道三硫化物具有多种生物功能，但我们从未料到仅仅将HGF与LASSS混合就能产生如此显著的效果。
“这告诉我们，LASSS的作用不仅仅是中和活性分子。它可能与HGF直接相互作用并诱导细微的结构变化，产生一种增强型的‘超级HGF’，能够更强地结合c-met并抵抗硝基化。”
研究人员推测，LASSS与HGF的相互作用方式会轻微改变该蛋白质的三维形状。由于蛋白质的形状决定了它与其他分子的相互作用效果，即使是微小的结构调整也可能大幅改变其活性。
其结果就是团队所称的“超级HGF”，即人体现有肌肉修复信号的一种潜在增强形式。
重要的是，受体结合力的增强并不自动表明肌肉再生本身得到了改善。要确定这种分子层面的增强是否能转化为更好的肌肉愈合和力量，还需要进行更多的实验。
小鼠实验揭示可喜的保护效果
在实验室实验中观察到这些效果之后，研究人员想确定LASSS是否也能在活的肌肉组织中保护HGF。
他们使用了尾部悬吊小鼠，这是一种研究肌肉萎缩的成熟实验方法。通过减少正常的承重和肌肉使用，该技术可产生与长期不活动相关的一些变化，包括肌肉退化。
在实验前接受LASSS的小鼠，其HGF硝基化程度明显低于未接受处理的小鼠。这表明该化合物保护肌肉修复蛋白的能力并不局限于受控的实验室条件。
GSSSG再一次未能产生同样的保护效果。
这些发现提供了初步证据，表明LASSS能够影响活体动物体内影响HGF的化学过程。然而，小鼠实验展示的是对硝基化的保护作用，并不能证明LASSS恢复了丢失的肌肉质量或改善了体力。
研究人员强调，仍需要针对衰老动物开展研究，以确立该化合物在体内（in vivo，即在活体生物内）的有效性和安全性。
对抗年龄相关肌肉流失的潜在新策略
这一发现最终可能有助于开发旨在维持衰老期间或长期不活动期间肌肉功能的治疗方法。
肌肉退化不仅限于老年人。它也可能发生在长期卧床或肌肉使用频率较低的其他情况下。当肌肉修复机制受损时，恢复失去的力量和功能会变得尤为困难。
本研究探索的方法并非替换人体天然的修复机制，而是寻求保护和增强现有的生物信号。如果这些益处能在未来的研究中得到证实，增强HGF活性可能成为支持肌肉再生的一种策略。
科学家们还认为，LASSS对HGF的基本作用效应可能跨越物种。这不仅为人医，也为兽医领域带来了应用可能性，特别是对于衰老的宠物，如狗和猫。
目前，这些发现代表了朝着理解如何增强天然肌肉修复途径迈出的早期一步。LASSS能否安全有效地在衰老过程中保持肌肉功能，仍是一个悬而未决的问题。
尽管如此，一种含硫化合物既能保护又能增强一种关键修复蛋白的这一意外发现，为未来的研究提供了一个富有前景的方向，其长期目标是帮助人们在年老时保持行动能力、独立性和更好的生活质量。