研究:疤痕胶原蛋白的“高速公路”阻止干细胞修复受损组织在杜氏肌萎缩症

运动后肌肉疼痛通常不会伤害太久,由于干细胞急于受伤的网站以及“胶原蛋白公路”内的肌肉和修复受损组织。但如果细胞不能到达目的地,受损组织不能再生。随着时间的推移,它完全分解和停止功能。

在最近发表的一项研究npj再生医学,一群研究人员由加州大学洛杉矶分校的生物化学家首次表明瘢痕胶原框架,这些治疗细胞导致Duchenne肌肉逐渐停止工作肌肉萎缩症。在老鼠身上发现了干细胞疗法的一个原因还没有被有效的障碍:细胞无法得到最需要它们的地方。

杜氏肌萎缩症是最普遍了,并且类型最severe-hereditary肌肉营养不良。肌肉疾病,通常影响孩子,开始于童年和不可避免的死亡结束的肌肉力量心脏、肺和其他重要器官失败。是由突变引起的肌营养不良蛋白的蛋白质的基因,调节肌肉细胞的组织。健康人,肌营养不良蛋白有助于肌肉细胞称为肌纤维束附着在胶原蛋白框架中,细胞外基质,使肌肉的形状,把他们连接在一起,提供了“公路”干细胞来修复和再生受损组织。

蕾切尔Crosbie,加州大学洛杉矶分校综合生物学和生理学教授正在寻找方法来治疗杜氏肌肉营养不良症,怀疑这种突变引起的功能障碍导致疤痕和细胞外基质的加强,这一过程称为纤维化。

Crosbie和克里斯汀Stearns-Reider Crosbie的实验室做博士后研究,设计了一种独特的实验发现。加州大学洛杉矶分校加州纳米系统研究所使用的设施,他们设计了一个流程来“洗”的所有细胞的胶原蛋白细胞外基质在健康小鼠和杜氏肌萎缩症患者。

在显微镜下,两个矩阵,游离Crosbie称之为“myoscaffolds,”似乎非常不同:健康看起来精致花边,而杜乡看上去更像一个密集的海绵。

接下来,研究者播种每个myoscaffold干细胞,看着细胞试图肌肉组织生长。肌肉干细胞生长在myoscaffolds一样他们会在健康和患病的肌肉:健康,花边myoscaffold,沿着光滑的线程和细胞迁移沉积均匀间隔的洞。然而,崎岖不平,表面增厚的杜乡myoscaffold旅行困难和呕吐路障导致细胞堆积成团;这些细胞被强调一个无法有效地进步。

“像郊区的通勤者们来说,住在郊区居民干细胞的肌肉纤维和沿着肌肉纤维受损区域和再生肌肉。细胞外基质是他们所使用的高速公路”。Crosbie said. "It's like the difference between driving to work on a regular day versus the day a landslide fell on the freeway."

这是第一次,科学家们在纤维化myoscaffold活细胞成像,揭示出纤维化细胞破坏行为,特别是Crosbie说。

薄,柔软的线程的健康脚手架也产生稍微附加干细胞,一个变形的成功发展的关键肌肉组织。的干细胞无法变形厚,硬的纤维杜乡式脚手架。组织生长在杜乡式脚手架显示一大团肌纤维点缀着更大的胶原蛋白而不是均匀分布的肌纤维的健康的样本。

蛋白质sarcospan提供了一个潜在的前进

研究小组测试细胞行为杜乡myoscaffold创建使用治疗叫做sarcospan的蛋白质,这是众所周知的,稳定细胞外基质。干细胞功能改进一旦sarcospan最小化纤维疤痕的形成。

“结果明确真的为什么干细胞疗法已被证明具有挑战性的杜氏肌肉营养不良症,”Crosbie说。“设法防止或减少瘢痕的细胞外基质可以使它们更有效。”

研究干细胞的这些myoscaffolds提供了广泛的可能性细胞外基质交互,干细胞利基市场的形成,影响干细胞的微环境行为,肌肉发育和疾病模型,研究合著者迈克尔•希克斯说,加州大学洛杉矶分校博士后,和派尔4月,加州大学洛杉矶分校教授微生物学,免疫学和分子遗传学。

Crosbie还指出,因为新方法只需要非常小样本,这些研究可能扩展到包括个别病人,用肌肉活检的组织研究治疗前管理和识别的更有可能是有效的。