Tập bản đồ đầu tiên về cơ bắp mang đến những hiểu biết mới về quá trình lão hóa cơ ở cấp độ tế bào và phân tử
Cơ bắp thay đổi như thế nào khi lão hóa và cơ thể cố gắng chống lại tác động của nó giờ đây đã được hiểu rõ hơn ở cấp độ tế bào và phân tử với tập bản đồ toàn diện đầu tiên về cơ bắp lão hóa ở người.
Các nhà nghiên cứu tại Viện Wellcome Sanger và cộng tác viên của họ tại Đại học Sun Yat-sen, Trung Quốc đã áp dụng công nghệ tế bào đơn và hình ảnh tiên tiến để phân tích các mẫu cơ xương của 17 cá nhân tham gia nghiên cứu trong suốt cuộc đời trưởng thành của họ. Khi thực hiện phân tích so sánh các kết quả, họ đã làm sáng tỏ được các quá trình phức tạp đã làm thay đổi cơ bắp liên quan đến tuổi tác như thế nào.
Tập bản đồ, được công bố ngày 15 tháng 4 trên tạp chí Nature Aging, chỉ ra các quần thể tế bào mới có thể dựa vào đó để giải thích tại sao một số sợi cơ già đi nhanh hơn những sợi khác. Nó cũng xác định được các cơ chế bù trừ mà cơ đã sử dụng để chống lại lão hóa.
Những phát hiện này mở ra con đường mới cho các liệu pháp và biện pháp can thiệp cải thiện sức khỏe cơ bắp và chất lượng cuộc sống khi chúng ta già đi trong tương lai. Nghiên cứu này là một phần của sáng kiến Human Cell Atlas quốc tế nhằm thiết lập bản đồ mọi loại tế bào trong cơ thể con người để thay đổi các hiểu biết về sức khỏe và bệnh tật.
Khi chúng ta già đi, cơ bắp của chúng ta dần yếu đi. Điều này có thể ảnh hưởng đến khả năng thực hiện các hoạt động hàng ngày của chúng ta như đứng lên và đi lại. Đối với một số người, tình trạng mất cơ trở nên trầm trọng hơn dẫn đến dễ bị té ngã, bất động, mất khả năng tự chủ. Tình trạng nay gọi là thiểu cơ (sarcopenia). Lý do vì sao cơ bắp của chúng ta yếu đi theo thời gian vẫn chưa được hiểu rõ.
Trong nghiên cứu mới này, các nhà khoa học tại Viện Wellcome Sanger và Đại học Sun Yat-sen, Trung Quốc đã sử dụng cả hai kỹ thuật giải trình tự tế bào đơn và nhân đơn cùng với hình ảnh tiên tiến để phân tích mẫu cơ của 17 cá nhân từ lúc 20 tuổi đến lúc 75 tuổi.
Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng các gen kiểm soát ribosome, chịu trách nhiệm sản xuất protein, hoạt động kém hơn trong các tế bào gốc cơ dẫn đến làm suy yếu khả năng sửa chữa và tái tạo các sợi cơ của tế bào khi chúng ta già đi. Hơn nữa, các quần thể tế bào không phải cơ trong các mẫu cơ xương tạo ra nhiều phân tử gây viêm gọi là CCL2, thu hút các tế bào miễn dịch đến cơ và làm trầm trọng thêm tình trạng suy thoái cơ do tuổi tác.
Các nhà nghiên cứu cũng quan sát thấy sự mất đi một loại sợi cơ co giật nhanh do liên quan đến tuổi tác. Tuy nhiên, lần đầu tiên họ phát hiện ra một số cơ chế bù đắp từ cơ bắp cho sự mất mát này. Cơ chế bao gồm sự thay đổi trong các sợi cơ co giật chậm để biểu hiện các gen đặc trưng của phân nhóm sợi cơ co giật nhanh bị mất và tăng cường tái tạo các phân nhóm sợi cơ co giật nhanh còn lại.
Nhóm nghiên cứu cũng xác định được các quần thể hạt nhân chuyên biệt trong các sợi cơ giúp xây dựng lại các kết nối giữa dây thần kinh và cơ bị suy giảm theo tuổi tác. Họ đã thực hiện các thí nghiệm loại bỏ tế bào cơ người được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm. Kết quả thu được đã chứng minh tầm quan trọng của những hạt nhân này trong việc duy trì chức năng cơ.
Veronika Kedlian, tại Viện Wellcome Sanger, tác giả đầu tiên của nghiên cứu, cho biết: "Phương pháp tiếp cận đa diện trong nghiên cứu sự lão hóa cơ, kết hợp các loại giải trình tự, hình ảnh và điều tra khác nhau đã cho thấy các cơ chế lão hóa tế bào chưa được từng biết đến trước đây và các khu vực nổi bật cần nghiên cứu thêm".
Giáo sư Hongbo Zhang, Đại học Sun Yat-sen, Quảng Châu, Trung Quốc, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: "Ở Trung Quốc, Anh và các quốc gia khác, dân số già đi ngày càng nhiều nhưng hiểu biết của chúng ta về quá trình lão hóa còn hạn chế. Giờ đây, chúng ta đã có cái nhìn chi tiết hơn về cách cơ bắp cố gắng duy trì chức năng càng lâu càng tốt, bất chấp ảnh hưởng của quá trình lão hóa lên nó".
Tiến sĩ Sarah Teichmann, Viện Wellcome Sanger, đồng sáng lập của Human Cell Atlas, đồng tác giả chính của nghiên cứu cho biết, thông qua Human Cell Atlas, chúng ta đã tìm hiểu được cơ thể một cách chi tiết chưa từng có, từ những giai đoạn đầu tiên của quá trình phát triển của cơ thể đến quá trình trưởng thành con người cho đến lúc tuổi già.
Với những hiểu biết mới về quá trình lão hóa cơ xương khỏe mạnh này, các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới giờ đây có thể khám phá các liệu pháp chống viêm, tăng cường tái tạo cơ, duy trì kết nối thần kinh... Những khám phá từ nghiên cứu có tiềm năng rất lớn để phát triển các chiến lược trị liệu giúp tăng cường sức khỏe khi già đi cho thế hệ tương lai.
