在胎儿肌肉保持位置记忆

位于熊本大学的科研合作,日本发现肌肉和居民干细胞(卫星细胞)负责肌肉再生在体内保留的内存位置。这个位置记忆被发现是基于同源框的表达式模式Hox基因簇,负责塑造身体在胎儿生命。这些发现将提供线索,阐明肌肉肌肉萎缩症等疾病的发病机制,在肌肉脆弱性变化的位置取决于肌肉的类型,并帮助开发再生医学基于位置记忆。

有各种类型的棘手的肌肉疾病肌肉萎缩症和位置每种类型都有不同的症状。同样,老年性肌肉脆弱性(sarcopenia)不发生全身均匀。这些疾病的症状的物理位置无法解释的差异仅在肌纤维类型或体育活动模式,而且需要一个新的视角来阐明各自的发病机制。

细胞形成肌肉的发育起源在胎儿阶段不同。例如,大多数的颅面肌肉源自颅中胚层,虽然肢体肌肉源自身体部分。肢体和颅面肌肉在胎儿时期的发展涉及到具体的分子机制,取决于他们的起源。然而,成熟的骨骼肌的属性的差异取决于体位出生后没有被充分讨论。因此,一个科研合作努力想象身体的位置信息通过研究外遗传性状态和骨骼肌和基因表达模式肌肉干细胞负责再生。

使用骨骼肌和相关肌肉干细胞分离成年老鼠的头和后肢,研究人员调查了位置特异性外遗传性级别使用DNA methylome分析。他们发现在DNA甲基化状态特征差异同源框Hox基因座。在四个区域中,D,特别是Hox-A轨迹整体DNA甲基化在下肢骨骼肌和肌肉干细胞相比。此外,骨骼肌和后肢肌肉干细胞显示Hox-A基因的高表达。许多这些Hox-A基因表达模式反映在胎儿时期。这些发现表明,骨骼肌和肌肉干细胞记得在胎儿生命的位置信息,这外遗传性监管由DNA甲基化可能参与位置记忆。

然后研究人员关注Hoxa10基因,这是高度仅表现在肢体肌肉。当hindlimb-derived肌肉干细胞表达Hoxa10被孤立,移植到颅面肌肉不表达Hoxa10 Hoxa10基因表达成为了颅面探测的肌肉。换句话说,hindlimb-derived肌肉干细胞能够刺激活动强的颅面肌肉保留位置记忆即使异位移植。

然后创建老鼠缺乏Hoxa10基因在肌肉干细胞来分析它的功能。Hoxa10缺乏严重下肢肌肉的再生,但没有影响颅面肌肉再生。一个详细的调查,后肢背后的机制肌肉再生障碍透露,由于染色体异常是由基因组不稳定性引起的分布在肌肉干细胞分裂。此外,人类头部和腿部肌肉干细胞的分析还表明,只有腿部肌肉细胞表达HOX-A基因,其抑制导致不正常的细胞分裂,证实肌细胞位置记忆保留在人类和老鼠。

这项研究表明,肌肉干细胞的位置记忆position-specific分布的基础上Hox基因表达可能确定position-specific骨骼肌的性质,而不是仅仅坚持从胎儿的生命。

“在未来,我们希望肌肉干细胞位置记忆的功能方面的澄清会导致症状的机制,导致location-specificity中观察到的各种肌肉等疾病肌肉萎缩症副教授Yusuke说:“小野,他领导了这一研究。“此外,异位移植实验,肌肉干细胞的移植到一个位置不同,他们收获,显示他们保持位置记忆和再生。从不同的角度来看,骨骼肌再生的异种移植可能没有原来的位置信息,可能会影响他们的正常功能。取得了快速进展最近在“诱导多能性”细胞的分化成各种祖细胞和大众文化的发展技术,但诱导祖细胞的位置没有被考虑。在未来,我们的团队将尝试开发再生疗法的应用肌肉疾病通过人为控制位置的记忆细胞和利用的特性细胞与位置内存在正确的地方。”