损坏的肌肉不仅死亡,他们就会重新生成自己
日本熊本大学和长崎大学之间的研究合作发现,从破碎的肌肉纤维泄漏的部件激活“卫星”肌肉干细胞。在试图鉴定激活卫星细胞的蛋白质时,它们发现代谢酶,例如GAPDH,快速活化的休眠卫星细胞和加速肌肉损伤再生。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激活开始再生过程的卫星电池。
骨骼肌肉由捆绑肌纤维和每个束组成肌纤维被包围卫星电池- 可以产生新的肌肉纤维的肌肉干细胞。感谢这些工作卫星即使在强烈运动期间擦伤或撕裂后,肌肉纤维也可以再生。卫星细胞还在强度训练期间在发育阶段和肌肉肥厚期间发挥肌肉生长的基本作用。但是,在难治性肌肉疾病中喜欢肌营养不良症与年龄相关的肌肉脆性(骨骼肌减少症),卫星细胞的数量和功能下降。因此,了解卫星细胞在肌肉再生治疗中的调控机制具有重要意义。
在成熟的骨骼肌中,卫星细胞通常以休眠状态存在。在肌肉损伤后刺激后,卫星细胞迅速激活并反复增殖。在随后的肌发育过程中,它们通过熔化现有的肌肉纤维或在一起来分化和再生肌纤维。在这三个步骤(卫星细胞活化,增殖和肌肉分化)中,关于如何诱导第一步,激活的少量熟知。
由于肌肉纤维损坏卫星细胞被激活,因此研究人员假设肌肉损坏本身可以触发激活。然而,这难以在肌肉损伤的动物模型中证明它们构建了一种细胞培养模型,其中单肌纤维与小鼠肌肉组织分离,物理损坏和破坏。使用这种伤害模型,他们发现从受伤的肌肉纤维泄漏的部件被活化的卫星细胞泄漏,并且活化细胞进入细胞分裂的G1预备阶段。此外,当移除损坏的部件时,活化的细胞返回到休眠状态,从而暗示损坏的部件充当激活开关。
该研究小组将断裂的肌肉纤维命名为损伤肌纤维来源因子(DMDFs),并使用质谱对其进行鉴定。大多数被鉴定的蛋白质是代谢酶,包括糖酵解酶,如GAPDH,和肌肉偏离酶,这些酶被用作肌肉紊乱和疾病的生物标志物。GAPDH被称为“兼职蛋白”,除了糖酵解的原始功能外,它还具有其他功能,如控制细胞死亡和调节免疫反应。因此,研究人员分析了包括GAPDH在内的DMDFs对卫星细胞活化的影响,并证实暴露导致它们进入G1期。此外,研究人员将GAPDH注射到小鼠骨骼肌中,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,DMDFs具有激活休眠卫星细胞和诱导损伤后肌肉快速再生的能力。断裂肌肉激活卫星细胞的机制是一种高效的组织再生机制。
“在这项研究中,我们提出了一种新的肌肉伤害再生模型。然而,DMDFS如何激活卫星的详细分子机制细胞对于未来的研究仍然是一个不明确的问题。除了卫星细胞的激活,DMDF的兼职功能预计将是多样化的,”该研究的带头人,副教授Yusuke Ono说。“最近的研究表明骨骼肌DMDFs分泌多种影响其他器官和组织的因素,如大脑和脂肪,进入血液中,所以DMDFs可能通过血液循环参与了受伤肌肉和其他器官之间的联系。我们相信,进一步阐明DMDFs的功能可以澄清一些肌肉疾病的病理,并有助于新药的开发。”
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