加州大学洛杉矶分校一项在小鼠身上进行的研究揭示，衰老的肌肉干细胞会积累一种蛋白质，这种蛋白质虽然减缓了修复过程，却提升了细胞的存活能力。这种名为NDRG1的蛋白质起到了类似刹车的作用，阻止细胞在受伤后迅速激活。当研究人员在年长小鼠体内阻断这一蛋白质时，肌肉愈合速度显著加快，但干细胞长期来看却变得不那么具有韧性。该研究表明，衰老可能反映了一种生存权衡，而非单纯的机能衰退。
加州大学洛杉矶分校在小鼠身上进行的一项新研究指出了一个令人惊讶的解释。随着肌肉老化，其干细胞会积累高水平的某种蛋白质，这使得它们启动和修复受损组织的速度变慢。与此同时，这种相同的蛋白质有助于细胞在老年肌肉压力更大的环境中存活更长时间。
这项发表在《科学》期刊上的研究表明，一些与衰老相关的生物变化可能不仅仅是功能衰退，相反，它们可能代表了生物体固有的生存策略。"这引导我们以一种新方式思考衰老，"该研究的资深作者、加州大学洛杉矶分校伊莱和埃迪特·布罗德再生医学与干细胞研究中心主任托马斯·兰多博士说。
"这与直觉相反，但历经衰老而存活下来的干细胞实际上可能是功能最差的。它们能存活下来，不是因为它们最擅长自己的工作，而是因为它们最擅长生存。这为我们理解组织为何随年龄增长而衰退提供了一个全新的视角。"
减缓肌肉修复能力的蛋白质
由博士后学者康正民和丹尼尔·本杰明领导的研究团队比较了年轻和年老小鼠的肌肉干细胞。他们发现，一种名为NDRG1的蛋白质含量随年龄增长急剧增加，在年老细胞中的水平比年轻细胞高出3.5倍。NDRG1在细胞内起到刹车的作用。它会抑制称为mTOR的信号通路，该通路通常会驱动细胞激活、生长和修复组织。
为了确定NDRG1是否是愈合缓慢的原因，科学家让小鼠自然衰老，直到相当于人类75岁左右的年龄。然后他们阻断了NDRG1的活性。一旦这种蛋白质被抑制，年老的肌肉干细胞开始表现得像年轻细胞一样。它们更快地激活，并且更快地修复受损肌肉。
恢复活力伴随权衡
这也有不利的一面。当NDRG1被阻断时，随着时间的推移，存活的肌肉干细胞减少了。结果，肌肉在反复损伤后的再生能力下降了。
"可以把它想象成马拉松运动员与短跑运动员的对比，"兰多说，他也是加州大学洛杉矶分校大卫·格芬医学院的神经学教授。"年轻动物的干细胞功能超强——非常擅长它们的工作，即短跑，但它们不擅长长期坚持。它们能完成100码短跑，但连马拉松的一半都跑不完。相比之下，衰老的干细胞就像马拉松运动员——反应较慢，但更适合长距离。然而，正是它们擅长长距离奔跑的特性，导致了它们不擅长短跑。"
研究团队使用了几种不同的方法来验证他们的结果。他们在培养皿中以及活体组织内研究了来自年轻和年老小鼠的肌肉干细胞。各项实验的结果一致。较高水平的NDRG1会减慢干细胞激活和肌肉修复，但也增强了细胞的长期存活能力。
衰老中的细胞生存偏差
研究人员提出，NDRG1水平的上升反映了他们所谓的"细胞生存偏差"。随着时间的推移，未能产生足够NDRG1的干细胞更有可能死亡。剩余的人群由那些行动较慢但更能承受衰老压力的细胞组成。
"一些看似有害的年龄相关变化——比如组织修复变慢——实际上可能是必要的妥协，以防止更糟糕的情况发生：干细胞库的完全耗竭，"兰多说。
兰多将这种转变比作自然界中观察到的生存权衡。在极端条件下，如干旱、饥荒或严寒，动物会启动冬眠等适应力程序，而不是将能量投入繁殖。类似地，衰老的干细胞在应对压力时，似乎也将资源从产生新细胞转向了生存程序。
"物种通过繁殖得以生存，但在资源匮乏时期，动物会开启它们自身的适应力程序，"兰多说。"自然界中有很多在压力时期将资源分配给生存的例子。这与我们在细胞层面看到的情况完全一致。"
对抗衰老疗法的启示
这些发现可能为未来旨在增强老年人肌肉再生的疗法提供指导。然而，兰多提醒，提高干细胞性能可能需要付出代价。"天下没有免费的午餐。我们可以在一定时间内，针对特定组织改善衰老细胞的功能，但每当我们这样做时，都可能存在潜在的成本和负面影响。"
该团队计划继续研究这种生存与再生之间的平衡是如何在分子水平上被控制的。
"这个基因就像我们打开的一扇门，让我们理解这些权衡是如何被控制的，这些权衡不仅对物种进化至关重要，而且对个体体内组织的衰老也至关重要，"兰多说。
这项研究得到了美国国立卫生研究院、NOMIS基金会、银河研究基金会、Hevolution基金会和韩国国家研究基金会的资助。