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中国科学家研发出一种可自我锻炼的肌肉移植体,可以让卧床不起的人无需任何体力劳动就能获得锻炼带来的益处。
只需将肌肉细胞注射到皮下,这些细胞就能自组装成肌肉移植片,这不仅改善了小鼠的全身肌肉质量,而且还改善了骨密度、耐力、肝功能和认知健康。
这种“肌移植”可以为患有阿尔茨海默病和骨质疏松症等与年龄相关的疾病的患者带来运动带来的健康益处,未来的应用甚至可以扩展到那些只想锻炼肌肉而不想去健身房的人。
“虽然自体肌移植的完整安全性和[药理学]特性仍有待在人体试验中确定,但我们的小鼠临床前研究是朝着这个方向迈出的重要一步,”该团队在周三发表于同行评审期刊《自然衰老》上的一篇论文中表示。
“从某种意义上说,我们提取了运动的最佳部分……并避免了运动的所有负面影响,无论是对心脏的压力还是对关节的压力,”该研究的作者、中国科学院动物研究所教授兼首席研究员吴世昌说。
此外,该团队发现肌移植可以作为活体生物工厂,在体内生产靶向治疗蛋白,包括GLP-1等化合物,GLP-1 可用于控制糖尿病和作为减肥工具。
运动过程中,骨骼肌可以分泌数百种蛋白质,这些蛋白质不仅有助于锻炼带来多器官益处,而且还能抑制与衰老相关的因素,如骨密度和肌肉质量的流失。
众所周知,运动可以改善与衰老和肥胖相关的代谢性疾病和退行性疾病。但最需要运动的人群往往也是那些行动最不便的人。

“事实证明,最需要锻炼的人也是最无法锻炼的人,”吴说。
“所以我们需要一些方法来模拟运动,让他们开始运动,让他们的基本健康状况得到改善,然后他们才能真正进行他们需要做的运动。”
吴教授表示,他的团队最初尝试将实验室培育的肌肉类器官移植到小鼠体内。类器官是真实器官的微型人工版本,旨在模拟其天然对应器官的功能。
然而,早期的尝试失败了,因为三维细胞结构太大,营养物质无法正常扩散,导致细胞死亡。
“然后我的学生们决定,为什么不回归基础呢?为什么不直接把细胞放在皮下,让它们在皮下慢慢形成类器官呢?”他说。
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它分泌的有益因子数量之多,远远超过你进行一小时剧烈运动所能获得的量。
吴世昌教授
研究人员利用源自小鼠肌肉干细胞的肌细胞(构成肌肉组织的特化细胞)实现了这一目标。将这些肌细胞与支撑性凝胶支架一起移植到皮肤后,它们能够自组织形成成熟的肌移植片,无需任何物理或神经刺激即可进行长期自发收缩。
研究团队在论文中写道:“我们发现,皮下肌移植可以改善许多与衰老相关的问题,包括肌肉萎缩、骨质疏松、慢性炎症、肝损伤和代谢功能障碍。”
肌移植能够改善衰老和肥胖小鼠模型的全身肌肉质量,从而在力量和活动能力测试中取得更好的结果。
Ng表示,他们仍在努力了解肌移植组织分泌了哪些物质来提供所有这些益处,但它们不断收缩这一事实可能发挥了一定作用。
他说:“它24小时不停地收缩,所以它持续不断地向血液中分泌有益因子。”
“它分泌的有益因子数量之多,远远超过了你进行一小时剧烈运动所能获得的量。”
他说,这些聚集在一起的肌肉纤维也比较年轻或未成熟,这使得它们能够比年长的成熟肌肉分泌更高浓度的有益因子。
随着时间的推移,移植的组织逐渐成熟并与局部血管融合,同时保持稳定,不会出现类似肿瘤的生长。
当被问及过度运动的可能性时,吴表示,他的团队目前还没有发现毒性或对健康产生负面影响的迹象,但他指出,临床试验对于确认安全性是必要的。
研究团队正在考虑对重症监护室患者进行试验。吴医生表示,一旦确认安全性和有效性,他们计划在更广泛的患者群体中测试肌移植手术。
他指出,虽然为了便于观察,移植的组织被浅植入小鼠体内,但人类皮肤较厚。他还补充说,移植部位的选择会非常谨慎,以确保移植组织的移动不明显。