2020年10月13日

受损的肌肉不仅会死亡,还会自我再生

日本熊本大学和长崎大学之间的研究合作发现,断裂的肌肉纤维泄漏出的成分激活了“卫星”肌肉干细胞。在尝试鉴定激活卫星细胞的蛋白质时,他们发现诸如GAPDH的代谢酶迅速激活了休眠的卫星细胞并加速了肌肉损伤的再生。这是一种高度合理和有效的再生机制,其中受损的肌肉本身会激活开始再生过程的卫星细胞。

骨骼的 由收缩肌纤维束组成,每束 被包围 –可以产生新的肌肉纤维的肌肉干细胞。由于这些工作 细胞,肌肉纤维即使在剧烈运动中被擦伤或撕裂后也可以再生。卫星细胞在发育阶段的肌肉生长和力量训练期间的肌肉肥大中也起着重要作用。但是,在难治性肌肉疾病中 和 age-related muscular fragility (sarcopenia), the number 和 function of 卫星 细胞 decreases. It is therefore important to understand the regulatory mechanism of 卫星 细胞 in 肌肉 regeneration therapy.

In mature 骨骼肌, 卫星 细胞 are usually present in a dormant state. Upon stimulation after 肌肉 injury, 卫星 细胞 are rapidly activated 和 proliferate repeatedly. During the subsequent myogenesis, they differentiate 和 regenerate 肌纤维s 通过 fusing with existing 肌纤维s 要么 with together. Of these three steps (satellite cell activation, proliferation, 和 肌肉 differentiation), little is known about how the first step, activation, is induced.

  • 受损的肌肉不仅会死亡,还会自我再生
    在小鼠肌肉损伤模型中,将GAPDH重组蛋白注射入胫骨前肌24小时,然后再通过药物注射引起肌肉损伤(DMDF组)。将磷酸缓冲盐水(PBS)给予对照组。与对照组相比,DMDF组的EdU阳性细胞数量增加,这是通过肌肉损伤后48小时的肌肉组织的免疫组织化学染色来评估的。图片来源:小野裕介副教授
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    Factors (DMDFs) leaking from the injured 肌纤维 quickly activate dormant 卫星 细胞, which then enter the preparatory phase for proliferation (G1 phase). Subsequently, 通过 stimulation of growth factors produced 通过 immune 细胞 和 stromal 细胞 infiltrating the injured area, 卫星 细胞 enter the S phase 和 proliferate. DMDFs are thought to be the mechanism that activates 卫星 细胞 enabling rapid 肌肉 regeneration after injury. Credit: Associate Professor Yusuke Ono

由于卫星细胞是在肌肉纤维受损时被激活的,因此研究人员推测,肌肉损伤本身可以触发激活。但是,这在肌肉损伤的动物模型中难以证明,因此他们构建了一种细胞培养模型,其中从小鼠肌肉组织中分离出的单个肌肉纤维受到了物理破坏和破坏。使用这种损伤模型,他们发现从受伤的肌肉纤维中泄漏的成分激活了卫星细胞,并且激活的细胞进入了细胞分裂的G1准备阶段。此外,当去除损坏的组件时,激活的单元返回到休眠状态,从而暗示损坏的组件充当激活开关。

研究团队将泄漏的成分命名为受损的肌纤维衍生因子(DMDF),然后将其称为断裂的肌纤维,并使用质谱法对其进行鉴定。大多数鉴定出的蛋白质是代谢酶,包括糖酵解酶(如GAPDH)和用作肌肉疾病和疾病的生物标记物的肌肉偏离酶。 GAPDH被称为“月光蛋白”,除了其在糖酵解中的原始功能外,还具有其他作用,例如细胞死亡控制和免疫应答介导。因此,研究人员分析了包括GAPDH在内的DMDF对卫星细胞活化的影响,并确认暴露导致其进入G1期。此外,研究人员将GAPDH注射到小鼠骨骼肌中,并观察到随后药物诱导的肌肉损伤后卫星细胞增殖加速。这些结果表明,DMDF具有激活休眠卫星细胞并诱导损伤后快速肌肉再生的能力。断裂的肌肉激活卫星细胞的机制是一种非常有效的组织再生机制。

"In this study, we proposed a new 肌肉 injury-regeneration model. However, the detailed molecular mechanism of how DMDFs activate 卫星 remains an unclear issue for future research. In addition to 卫星 cell activation, DMDF moonlighting functions are expected to be diverse," said Associate Professor Yusuke Ono, leader of the study. "Recent studies have shown that 分泌影响其他器官和组织(例如大脑和脂肪)的各种因素进入血液,因此DMDF可能通过血液循环参与受伤的肌肉与其他器官之间的连接。我们认为,进一步阐明DMDF的功能可以澄清某些肌肉疾病的病状,并有助于开发新药。”



更多信息: 土屋良文(Yoshifumi Tsuchiya)等人,受损的肌纤维衍生的代谢酶充当了肌肉卫星细胞的激活剂, 干细胞报告 (2020)。 DOI:10.1016 / j.stemcr.2020.08.002
期刊信息: 干细胞报告

Provided 通过 熊本大学
引文: 受损的肌肉不仅会死亡,还会自我再生(2020年10月13日) 2020年10月13日检索 from //xasqxhb.com/news/2020-10-muscles-dont-die-regenerate.html
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