两篇文章解释受损的肌肉并不会死亡,但是男女有别

【字体: 时间:2020年10月14日 来源:

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  人体骨骼肌质量一般在20多岁达到峰值,30岁开始逐渐下降,但通过力量训练和健康的生活方式来保持肌肉质量是可能的。

  

一篇文章来自熊本大学,研究人员在缺乏雌激素受体β(ERβ)基因的小鼠模型中观察到雌性小鼠骨骼肌生长和再生异常,而缺乏ERβ基因的雄性小鼠则无这种现象,表明雌激素及其下游信号可能是雌性特有的肌肉生长和再生机制。

另一篇文章来自日本熊本大学和长崎大学的合作,他们发现在肌肉损伤体外培养模型中断裂的肌肉纤维泄露成分激活了“卫星”肌肉干细胞,在试图识别这些成分时,鉴定了一些有用的代谢酶,如GAPDH,可以迅速加速肌肉损伤再生。

骨骼肌是由一束束收缩的肌纤维组成的,每一根肌纤维都被卫星细胞包围着,这些卫星细胞可以产生新的肌肉纤维。多亏了这些卫星细胞的工作,即使在剧烈运动中受到损伤或撕裂,肌肉纤维也可以再生。人体骨骼肌质量一般在20多岁达到峰值,30岁开始逐渐下降,但通过力量训练和健康的生活方式来保持肌肉质量是可能的。虽然近年来骨骼肌的基础研究进展迅速,但大多数研究都是在雄性动物身上进行的,没怎么讨论性别差异。

雌激素是一种女性荷尔蒙,当它与细胞中的雌激素受体(ERs)结合时,它被转移到细胞核并与基因组DNA结合,诱导特定基因作为转录因子的表达。ER有两种类型,ERα和ERβ。ERα和ERβ对雌激素有很高的结合能力,但它们的组织分布不同,没有共同的DNA结合域,它们可能相互拮抗,说明它们的作用不同。此外,雌激素对细胞的作用可以是内质网介导的,也可以是非内质网介导的。

人类流行病学研究表明,血液雌激素水平下降与肌肉无力有关。新研究通过创建肌纤维特异性或肌干细胞特异性ERβ基因缺失小鼠,分析了ERβ在骨骼肌中的功能。

ERβ肌纤维特异性缺失小鼠(mKO)的肌纤维面积和肌力降低,但肌萎缩相关基因表达没有变化,说明这种肌减少与肌萎缩的增加无关。于是,研究人员又制作了干细胞特异性ERβ缺失小鼠(scKO),然后通过肌损伤来评估肌肉再生能力,雌性scKO小鼠的再生肌肉组织出现再生肌纤维变薄、胶原沉积引起的纤维化,肌肉再生能力明显降低。然而,雄性scKO小鼠的肌肉再生没有受损。

人类女性肌肉再生受损不会因卵巢切除而加重,而卵巢切除使女性雌激素缺乏,因此研究人员认为雌激素通过肌肉干细胞表达的ERβ来调节肌肉再生。

研究人员分离并培养肌肉干细胞进行评估。用siRNA和抑制剂对scKO小鼠细胞中ERβ进行了检测。ERβ有促进肌干细胞增殖和抑制细胞死亡的作用。scKO肌肉干细胞的基因表达分析(RNA-seq)显示,维持干细胞特性所需的“细胞龛”相关基因在scKO肌肉干细胞中的表达减少。该项目的领导者Yusuke Ono副教授说:“我们推测ERβ失活可能通过抑制干细胞龛的形成而影响肌干细胞的增殖和存活,人类闭经期间雌激素水平的降低可能会抑制肌肉纤维和肌干细胞中ERβ的活性。”

Yusuke Ono领导与长崎大学的合作项目则探讨了成熟骨骼肌是否具有再生能力。由于卫星细胞在肌纤维受损时会被激活,研究人员假设肌纤维泄露的物质激活了卫星细胞,并在细胞培养模型中移除了这些物质,发现被激活的细胞恢复到了休眠状态,从而表明,受损组分起到了激活开关的作用。

研究人员将这些新发现的泄露成分命名为“受损肌纤维衍生因子(Damaged myofiber-derived factors(DMDFs)”,并用质谱加以鉴定,发现大多数蛋白质是代谢酶,包括糖酵解酶(如GAPDH)和肌肉偏离酶。

研究人员将GAPDH直接注射到小鼠骨骼肌中,观察到了药物诱导的肌肉损伤后卫星细胞加速增殖。

“在这项研究中,我们提出了一种新的肌肉损伤再生模型。然而,DMDFs如何激活卫星细胞的详细分子机制仍然是未来研究的一个不清楚的问题。DMDFs的功能预计是多样化的,”Yusuke Ono副教授说。“最近的研究表明,骨骼肌分泌各种影响其他器官和组织的因素,如大脑和脂肪进入血液,因此DMDFs可能通过血液循环参与受伤肌肉与其他器官之间的联系。我们相信,进一步阐明DMDFs的功能可以阐明某些肌肉疾病的病理学,并有助于新药的开发。”

原文检索:
1. Estrogen Receptor β Controls Muscle Growth and Regeneration in Young Female Mice
2. Damaged Myofiber-Derived Metabolic Enzymes Act as Activators of Muscle Satellite Cells

(生物通:伍松)

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