
如果你不需要大汗淋漓地跑步、举铁,就能获得运动带来的全部好处,肌肉变强、脂肪燃烧、脑力提升、骨骼更结实,有这样的好事? 对于那些因严重疾病、残疾或高龄而无法动弹的人来说,这却是一个关乎生存质量的迫切需求。
最近,中国科学院发表在医学与衰老研究领域顶级学术期刊《Nature Aging》上的一项研究,让这个梦想朝着现实迈出了一大步。科学家们通过在小鼠皮下植入一种能够“自主收缩”的微型人工肌肉,成功在小鼠不运动的情况下,为它们带来了和运动几乎一模一样的抗衰老益处。

我们过去总觉得,骨骼肌的主要作用就是帮我们维持姿势和提供运动动力。但实际上,肌肉还是人体内一个巨大的“内分泌器官”。当我们运动时,活跃的肌肉会向全身释放出成百上千种化学信使,这些信使会随着血液循环流向身体各处,帮助降低慢性炎症、保护其他器官健康。为了留住这种独特的“运动保护效应”,研究人员从小鼠大腿上取下一小块肌肉样本,在实验室里将其培育成了活体移植物,然后注射到了小鼠背部的皮下。
这听起来简单,但在生物医学上面临着一个巨大的问题:在过去,科学家们也尝试过通过移植肌肉细胞来治疗疾病,但绝大多数尝试都失败了,因为超过90%的细胞会在移植后48小时内迅速死掉。
原因很简单,这些外来的细胞无法在短时间内建立起供血系统,最终会被活活“憋死”、“饿死”。在这项新研究中,科研团队巧妙地克服了这个难题:他们先将肌肉干细胞在实验室里培养成熟为肌细胞(myocytes),然后用一支钝针在小鼠背部皮下挑出一个微小的口袋,将600万个肌细胞与一种叫做Matrigel的凝胶状支架材料混合后注入其中。这些细胞不仅没有死掉,反而存活了至少81天,并且逐渐发育成了结构规整的肌肉组织,甚至自己长出了血管。在没有任何外部刺激的情况下,这块微型肌肉开始在小鼠体内自发、持续地进行收缩运动。

这块在皮下默默“健身”的微型肌肉,给小鼠的身体带来了翻天覆地的变化。研究团队在正常年轻小鼠、老年小鼠、肥胖小鼠以及激素缺乏小鼠这四类不同的动物身上进行了测试,结果极其惊人。在老年和肥胖的小鼠身上,这个皮下植入物有效逆转了因衰老导致的肌肉萎缩,让它们天然的腿部肌肉变得更厚实,握力和跑步耐力也得到了显著提升。不仅如此,小鼠的骨密度增加了,新陈代谢也变得更加健康:它们的脂肪燃烧加快,血糖和总胆固醇水平双双下降。最让人兴奋的是,这种益处甚至延伸到了大脑,接受治疗的小鼠,其大脑海马体中的退化细胞明显减少,在空间学习和记忆力测试中表现出了更强的认知能力。
除了模拟运动的好处,这些微型肌肉还被证明是一个极其灵活的“体内激素输送平台”。因为这些植入物本身长有血管,只要对这些肌细胞进行基因工程改造,它们就能持续、稳定地向全身输送特定的激素。例如,在被切除了甲状旁腺、体内面临着危险的低钙高磷状态的小鼠体内,研究人员植入了能够产生甲状旁腺激素的微型肌肉,结果成功让小鼠体内的激素水平恢复正常,钙和磷水平也重回健康区间。而当植入物被改造成产生生长激素时,则成功让小鼠的体重增长速度显著加快,身体也长得明显更长。
看到这里,你可能会担心,这样一个在皮下不断收缩并释放激素的“异物”,会不会乱跑,甚至诱发癌症?这些微型肌肉非常听话,它们自始至终都安分地呆在注射的皮下位置,没有发生任何向其他器官扩散的现象,而且在长期的观察中,完全没有检测到任何肿瘤或癌症的迹象。
对于那些渴望健康却被身体禁锢在轮椅或病床上的患者来说,“躺着运动”或许不再只是一句玩笑,而是一个触手可及的康复新通道。
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