肌少症是机体衰老相关的骨骼肌质量损失和功能障碍，导致体力衰退、衰老型残疾和生活质量降低。而运动训练及药物干预，对于行动不便的老年人来说是不切实际的，且通常会产生不良副作用。因此，迫切需要开发基于衰老相关肌少症分子机制的有效替代品。外泌体是直径为40-160nm的小细胞外囊泡，是细胞间多种生物信号的关键传递者，在许多机体组织的修复中起着至关重要的作用。而人类脐带衍生的间充质干细胞（hucMSCs）具有独特的多谱系分化能力，且因其较其他组织来源的MSCs表现出更快的增殖和更高的迁移能力，人脐带间充质干细胞外泌体（hucMSC-Exos）已被广泛应用于多种人类疾病的治疗。

此次，延边大学附属医院（延边医院）心血管内科成宪武教授课题组与日本名古屋大学附属医院葛谷雅文教授课题组合作的题为“Human Umbilical Cord-Derived Mesenchymal Stem Cell Exosomes Ameliorate Aging-Associated Skeletal Muscle Atrophy and Dysfunction in SAMP10 Mice”的研究论文，在BMC国际权威期刊Stem Cell Research & Therapy杂志成功发表，从而在国际上率先在衰老加速动物模型中证实了hucMSC Exos在衰老性肌少症中的治疗效果及其机制。该论文第一通讯作者是心血管内科成宪武教授，共同通讯作者是心血管内科朴丽梅医生。

首先，研究hucMSCs中分离外泌体后，通过外泌体标志蛋白质印迹分析、荧光纳米颗粒追踪等技术，对hucMSC-Exos质量进行了充分的鉴定（图.1）。随后，采用H2O2处理C2C12细胞，设置hucMSC-Exos干预组，通过MTT、TUNEL染色等方法评估了hucMSC-Exos在氧化应激中的保护效应。研究发现，hucMSC-Exos不仅可以显著提升细胞存活率，而且降低细胞凋亡比例达38.8%（p=0.0013）（图.2 A）。此外，研究采用三重荧光标记法，在阿霉素（DXR）诱导下，观察到hucMSC-Exos使β-gal+Ki67-pRPS6+衰老细胞减少38.5%（p=0.0017）（图.2 B）。不仅如此，hucMSC-Exos也表现出显著的促C2C12细胞肌源性分化作用（图.3 C）。

接下来，研究挖掘到一些关键调控靶点在hucMSC-Exos改善以上细胞功能中起到了重要作用。在凋亡平衡系统中，抗凋亡Bcl-2蛋白表达升高，促凋亡蛋白Bax表达显著降低（图.3 A）。同时，在肌源性分化中，hucMSC-Exos起到正向调控肌细胞生成素（myogenin）、肌源性决定因子（MyoD1），以及生肌因子5/6（MYF5/MYF6）的作用（图.3 B）。在信号通路层面，hucMSC-Exos显著激活了p-Akt、磷酸化哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（p-mTOR）、p-AMPK、p-Erk1/2、p-GSK3α/β、Sirt1等多条蛋白合成、能量代谢、细胞应激、糖原代谢、衰老调控相关生存信号途径（图.3 C）。值得注意的是，mTOR特异性抑制剂雷帕霉素可显著抑制p-mTOR和Sirt1的表达水平，证实hucMSC-Exos的作用依赖于mTOR-Sirt1信号轴。

为进一步验证hucMSC-Exos在机体中对肌肉萎缩和骨骼肌功能障碍中的作用，本研究采用衰老小鼠SAMP10品系，通过对其进行尾静脉注射hucMSC-Exos治疗36周，不仅观察到小鼠肌肉功能显著提高（四肢抓力增强21.3%；运动耐力提高17.3%），而且其骨骼肌结构得到了显著改善（肌肉重量增加30.2%，p=0.04；纤维面积增大18.8%，p=0.014）（图.4A、B）。此外，骨骼肌蛋白免疫印迹分析通过系统评估蛋白质合成mTOR代谢通路、Sirt1/过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α（PGC1α）信号通路的变化，发现hucMSC-Exos治疗可以显著提升腓肠肌组织中p-mTOR、肌球蛋白重链（MHC）、PGC1α的表达（图.4 C）。而且，电镜观察显示hucMSC-Exos治疗使小鼠腓肠肌线粒体嵴结构损伤减少程度达到26.6%（p=0.026）、脂滴积聚降低25.3%（p=0.011）（图.4 D）。

综上，表明hucMSC-Exos可以通过mTOR和Sirt1/PGC1α通路，对抗凋亡、促进蛋白质合成、增强线粒体生物功能、并减少脂质沉积等作用机制，最终改善骨骼肌萎缩和功能障碍，进一步为衰老相关肌少症提供了潜在靶向治疗策略（图.5）。