随着年龄的增长，很多老年人都会经历突然间的摔倒。年轻人摔一跤可能没什么大碍，但对老年人来说却可能造成严重后果，甚至危及生命。这背后隐藏着老龄化过程中肌肉逐渐退化的问题。
2024年4月22日，杭州华大生命科学研究院联合西班牙庞培法布拉大学、广东药科大学第一附属医院、Altos labs、中国科学院广州生物医药与健康研究院、广州医科大学附属第五医院等国内外研究团队，在国际顶级学术期刊《自然》（Nature）杂志上发布了一个涵盖不同性别和年龄人群的骨骼肌多模态单细胞图谱，为我们揭示了肌肉老化的奥秘，这也是迄今最完整的肌肉衰老过程单细胞图谱。
如何理解这份“肌肉图谱”？
肌肉是我们身体的重要组成部分，支撑着我们的每一个动作。但随着年龄的增长，肌肉功能逐渐下降，这一过程被医学界称为“肌肉衰老”。就像橡皮筋一样，随着年龄的增长，从年轻时的富有弹性变得松弛脆弱。
本研究通过对不同性别和年龄的人群队列的下肢肌肉活检样本中的387,000多个细胞/细胞核的深入分析，详细描述了细胞群体在衰老过程中的变化，发现了老年人群中新出现的细胞群体，并揭示了这些变化背后的细胞特异性特征和多细胞间的网络互动特性。
研究人员发现，随着年龄的增长，一些关键的肌肉细胞开始逐渐消失，特别是那些支持快速和力量活动的肌纤维。这些细胞的减少直接影响到老年人的运动能力，增加了摔倒的风险。
肌肉中的“耐力选手”与“爆发型选手”
肌肉中的肌纤维可根据其收缩特性和代谢特性分为慢速肌纤维和快速肌纤维，前者像个耐力选手，变化较慢，适应力较强，主要负责耐力型的活动，如长时间行走或骑自行车。而后者则像是爆发型选手，它们响应迅速，但也更容易疲劳，主要参与短暂而爆发的活动，比如短跑或跳高。
研究发现，随着年龄的增长，快速肌纤维会逐渐减少，而慢速肌纤维相对稳定。对此，研究人员构建了快速和慢速肌纤维退变的分子路径，寻找到了两种肌纤维退变机制的差异，发现慢速肌纤维的退变较为缓慢，而快速肌纤维的退变则较为迅速，说明慢速肌纤维面对衰老的应激具有较好的耐受能力。
这些变化代表了身体对衰老的一种自我调节机制，试图通过保留更多耐力型肌纤维来应对老化带来的挑战，但这些变化却也可能是导致肌少症的潜在因素。
新发现：肌肉中的“青春士兵”
研究还揭示了随着年龄的增长，肌肉中出现了一些新的肌纤维群体，这些肌纤维在年轻人中几乎看不到，却在老年人中逐渐增多，比如修复型和退变型肌纤维亚型等新出现的肌纤维亚型。它们有一部分可能是肌纤维衰老中率先衰老的群体，也可能是身体为了抵抗老化，特别“培养”的“士兵”，在老年人身体中发挥着特殊的保护作用，帮助维持肌肉的功能，减缓衰老过程。
肌肉干细胞：老化中的关键角色
肌肉中还含有一种很神奇的肌肉干细胞，它在成年后便处于静止状态，但在肌肉受到损伤时，便会被激活，退出静止状态，开始增殖分化为肌细胞，以修复受损的肌肉。
然而，研究团队发现，修复能力较强的静息态肌肉干细胞在肌肉衰老的过程中逐步减少，且呈现出持续性激活的特征，最终导致它们无法有效增殖和分化以修复受损的肌肉，这也可能是衰老过程中肌肉干细胞耗竭的机制之一。
研究团队还发现，在衰老过程中，内皮细胞发生了明显改变，促炎和趋化信号增加，而免疫细胞数量增多并启动炎症程序。这些变化表明，衰老后的肌肉在遭受损伤时更难修复，并可能促进全身性炎症和加速老年人整体身体功能的衰退。
应用前景：为老年性肌萎缩的诊断和治疗提供新思路
老年性肌萎缩和渐冻症都有一个共同的问题——很难诊断。过去，我们需要非常多临床的指标，如测量肌肉的耐力、MRI检查等，来衡量病情，却依旧无法准确量化该疾病发展的程度。本研究从细胞和分子的层面，为诊断老年性肌萎缩提供了一个量化标准。研究者可以将患者肌肉样本里的细胞或分子特征，对应到本研究发布的肌肉衰老单细胞图谱，即可量化其肌肉衰老的程度。
同时，对于本研究发现的衰老过程出现的细胞亚型，或许可以为未来靶向性治疗老年性肌萎缩提供科学依据，从而为逆转肌肉衰老提供可能，对渐冻症的治疗也将具有一定的参考意义。
该文章的共同第一作者、杭州华大生命科学研究院副研究员赖毅维表示：“我们的研究为理解人类衰老提供了新的视角，并为开发针对肌肉衰老的预防和治疗策略提供了科学依据。”他还强调，这项工作是国际合作的典范，展示了多学科团队协作在解决复杂科学问题中的重要作用。
附论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07348-6
