骨骼肌是主要的运动器官,在调节全身代谢及延缓衰老过程中起着至关重要的作用。
通过锻炼可以改善与衰老相关的多种代谢性疾病和退行性疾病。然而,对于因衰老、肥胖或疾病而无法充分运动的人群,如何获得运动带来的系统性健康益处仍是一个难题。
2026年8月26日,来自中国科学院动物研究所的研究团队在Nature Aging杂志发表题为“Contractile myografts confer systemic anti-aging benefits”的文章。
该研究开发了一种将分化后的自体肌细胞进行皮下移植的方法。这些肌细胞在小鼠体内能够形成具有完整血管结构的成熟组织,并持续收缩。在衰老及肥胖小鼠模型中,这类肌细胞能够提升全身的肌肉质量与功能,同时也有助于改善代谢状况并促进组织再生。
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研究人员首先从小鼠自身肌肉中获取肌肉细胞,经体外分化后移植到皮下。结果发现,这些细胞能够形成具有成熟肌纤维和血管结构的肌肉组织,并持续自发收缩至少81天,同时没有明显的肿瘤形成或向其他器官迁移。研究还发现,移植物具有较高的肌肉成熟标志物表达,并形成新的血管,说明这种方法能够建立稳定、持续存在的“人工肌肉”。
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进一步分析发现,长期持续收缩的“自体移植物”具有明显的内分泌功能,其转录组中多种细胞因子和肌源性因子相关通路增强,包括IL-6、LIF、GDF15、FSTL1、FGF2、FST等因子表达升高。这说明这些移植物并非单纯增加一块肌肉,而是能够持续释放多种信号分子,可能通过全身性作用产生类似运动的健康效应。
在正常小鼠中,皮下“自体移植物”移植后,远端肌肉纤维明显增粗,同时肌肉生成相关基因表达升高,而肌肉脂肪化标志物Plin1及慢性炎症相关基因Ifnγ下降。研究还发现,移植并未明显改变宿主自身肌肉干细胞的基本状态,提示其改善肌肉功能主要来自移植物产生的系统性作用,而不是直接改变原有肌肉干细胞。
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在老年小鼠中,“自体移植物”移植后不仅增加瘦体重,还改善了跑步距离、握力和骨密度,并降低白细胞、中性粒细胞和单核细胞等炎症相关指标。同时,肌肉组织中的促炎基因下降、抗炎基因IL-10升高,能量消耗增加而呼吸交换率降低,提示脂肪酸氧化增强。总体来看,“自体移植物”能够同时改善肌肉萎缩、骨质减少、慢性炎症、肝脏损伤和代谢功能异常等多种衰老表现。
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在饮食诱导的肥胖小鼠中,“自体移植物”移植提高了悬挂耐力以及多块骨骼肌的肌肉量,并改善血糖、胆固醇等代谢指标。同时,肌肉组织中的脂质代谢和炎症相关基因发生有利变化,提示持续收缩的肌肉移植物不仅能够改善衰老,也可能缓解肥胖相关的肌肉和代谢异常。
最后,研究人员对移植细胞进行基因工程改造,使其表达甲状旁腺激素(PTH)或生长激素(GH)。结果表明,“自体移植物”能够在体内持续产生这些蛋白,并发挥改善骨骼或肌肉相关表型的作用。相比直接给予高剂量激素,利用肌肉移植物持续、缓慢地释放蛋白,可能具有更好的稳定性,也为细胞和基因治疗提供了一种新的递送方式。
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总而言之,该研究设计了一种从肌肉干细胞(MuSCs)中体外分化出肌细胞,并进行其自身皮下移植的方法。该方法可生成成熟、血管化、持续收缩的肌源性移植物,具有长期存活能力以及多种类似运动的健康益处,尤其对老年和肥胖小鼠效果显著。
参考文献:
https://www.nature.com/articles/s43587-026-01190-3
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