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2017年9月10日/生物谷BIOON/---肌肉干細(xì)胞可發(fā)育分化為成肌細(xì)胞(myoblasts)，后者可互相融合成為多核的肌纖維，形成骨骼肌最基本的結(jié)構(gòu)。 人類胚胎和成人體內(nèi)都存在肌肉干細(xì)胞。胚胎和胎兒的肌肉干細(xì)胞增殖使得肌肉組織發(fā)展；成年人體內(nèi)的肌肉干細(xì)胞亦被稱為衛(wèi)星細(xì)胞，處于休眠狀態(tài)，沿著肌肉纖維而分布。在經(jīng)過(guò)強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)或是受到外界傷害之后，成人的肌肉干細(xì)胞會(huì)被激活并開(kāi)始自我增殖，從而增加或是恢復(fù)成人的肌肉組織。對(duì)于老年人，肌肉干細(xì)胞不再具有自我復(fù)制的活性，從而表現(xiàn)為肌肉組織的萎縮。 小編針對(duì)近年來(lái)肌肉干細(xì)胞研究取得的進(jìn)展進(jìn)行一番盤(pán)點(diǎn)，以饗讀者。 1.Molecular Cell：成體肌肉干細(xì)胞的生長(zhǎng)與分化調(diào)節(jié)機(jī)制 doi:10.1016/j.molcel.2007.08.021  在最近一期的《分子細(xì)胞》（Molecular Cell）中，這個(gè)由醫(yī)學(xué)博士Pier Lorenzo Puri領(lǐng)導(dǎo)的科研小組發(fā)表的文章，說(shuō)明了兩個(gè)信號(hào)通路——PI3K/AKT和p38——是怎樣共同作用來(lái)聚集構(gòu)成負(fù)責(zé)肌肉特異性轉(zhuǎn)錄的蛋白復(fù)合體的成分，以及每個(gè)通路是怎樣分別負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄過(guò)程的一個(gè)明確步驟的。而且，這個(gè)小組還能夠在藥理學(xué)上分離這兩個(gè)步驟，證明了選擇性地對(duì)任何一個(gè)通路進(jìn)行干涉都會(huì)導(dǎo)致蛋白復(fù)合體的不完全聚集，從而阻止肌肉特異性基因表達(dá)。 2.肌肉干細(xì)胞能長(zhǎng)期有效治療尿失禁 新聞來(lái)源：Muscle Stem Cells Effectively Treat Urinary Incontinence Long Term 美國(guó)匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院和多倫多Sunnybrook健康科學(xué)中心的研究人員進(jìn)行的一項(xiàng)研究顯示，通過(guò)給女性壓力性尿失禁(SUI，stress urinary incontinence)患者注射肌肉干細(xì)胞來(lái)加強(qiáng)她們的括約肌的方法能夠長(zhǎng)期改善她們的病情。這項(xiàng)研究的結(jié)果在美國(guó)泌尿科協(xié)會(huì)年會(huì)上公布。 這項(xiàng)研究對(duì)患者進(jìn)行了一年的跟蹤研究，調(diào)查結(jié)果顯示，這種干細(xì)胞注射方法很安全，能夠改善患者的生活質(zhì)量并可能有效治療SUI。 匹茲堡大學(xué)之前對(duì)SUI動(dòng)物模型進(jìn)行的研究證實(shí)，將干細(xì)胞注射到尿道肌肉中能夠增加漏尿點(diǎn)壓（leak point pressure），從而使肌肉功能得以恢復(fù)。這些研究的結(jié)果成為了臨床試驗(yàn)的基礎(chǔ)。在這項(xiàng)研究中，研究人員先獲得8名女性患者的骨骼肌組織活組織切片，并從這些組織中分離出干細(xì)胞，然后進(jìn)行擴(kuò)增培養(yǎng)。研究人員給門(mén)診患者注射了這種肌肉干細(xì)胞。他們利用三種不同的注射技術(shù)給患者注射了相同劑量的干細(xì)胞。 目前，加拿大進(jìn)行的一項(xiàng)多個(gè)研究機(jī)構(gòu)參與的研究和美國(guó)的一項(xiàng)相關(guān)研究正在進(jìn)行中，這些研究將使研究人員能夠確定出有效治療SUI的最佳干細(xì)胞注射劑量。 3.Science子刊：植入肌肉干細(xì)胞的老鼠抵御因衰老而導(dǎo)致的肌肉萎縮 doi:10.1126/scitranslmed.3001081 10月10日，美國(guó)研究人員報(bào)告說(shuō)，他們以腿部肌肉受傷的年輕實(shí)驗(yàn)鼠為研究對(duì)象發(fā)現(xiàn)，植入肌肉干細(xì)胞可以使實(shí)驗(yàn)鼠肌肉恢復(fù)得比受傷前更強(qiáng)大，還可幫助實(shí)驗(yàn)鼠抵御因衰老而導(dǎo)致的肌肉萎縮。該相關(guān)研究成果發(fā)表在美國(guó)《科學(xué)·轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》雜志上。 研究人員植入的肌肉干細(xì)胞來(lái)自健康的年輕實(shí)驗(yàn)鼠。植入手術(shù)后，受傷實(shí)驗(yàn)鼠腿部肌肉不僅在幾天內(nèi)得以恢復(fù)，而且這一部位的肌肉質(zhì)量增大為受傷前的1．7倍。研究人員最初認(rèn)為，這可能是暫時(shí)現(xiàn)象，但他們最終發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)鼠肌肉終其一生（約為兩年）都保持這一水平，而且與普通老鼠相比，它們的肌肉更能夠抵御老化過(guò)程，肌肉力量和質(zhì)量能持續(xù)保持。 研究人員提醒說(shuō)，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，將肌肉干細(xì)胞植入健康實(shí)驗(yàn)鼠不能起到同樣效果。他們認(rèn)為，這表明干細(xì)胞被植入的環(huán)境非常重要，不同環(huán)境下，干細(xì)胞反應(yīng)的方式也不一樣。 4.Developmental Cell：限制營(yíng)養(yǎng)供給可抑制肌肉干細(xì)胞分化 doi:10.1016/j.devcel.2008.02.004  研究人員發(fā)現(xiàn)，葡萄糖限制（GR）會(huì)削弱骨骼肌成肌細(xì)胞的分化，而且會(huì)激活腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）。這些結(jié)果表明了一個(gè)路徑，即對(duì)低葡萄糖水平做出響應(yīng)的AMPK的活化會(huì)刺激NAD+合成酶Nampt的表達(dá)。已知NAD+是SIRT1 的一種輔助因子，后者在眾多生理過(guò)程中扮演著一個(gè)重要的角色，包括骨骼肌細(xì)胞的分化，而且還牽扯到了壽命和衰老的調(diào)整。重要的是，抑制AMPK、Nampt或 SIRT1導(dǎo)致骨骼肌細(xì)胞不介意一個(gè)營(yíng)養(yǎng)不良的環(huán)境，而且可以在一些本不適合的環(huán)境下分化。 這些結(jié)果表明了一個(gè)響應(yīng)低營(yíng)養(yǎng)環(huán)境、積極地控制肌肉分化的詳細(xì)路徑。研究人員推測(cè)，AMPK-Nampt-SIRT1路徑的作用就像一個(gè)細(xì)胞檢查站，它可能被營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)的減少而活化，從而阻止細(xì)胞在缺乏熱量的條件下從事需要能量的過(guò)程——諸如細(xì)胞分化。另一方面，一旦營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)恢復(fù)，這條路徑就被關(guān)閉，從而讓生理發(fā)育恢復(fù)。 5.Nature：肌肉衛(wèi)星細(xì)胞被證實(shí)是干細(xì)胞 doi:10.1038/nature07384 肌肉衛(wèi)星細(xì)胞是骨骼肌中位于肌細(xì)胞膜和基膜之間的具有增殖分化潛力的肌源性細(xì)胞。它們?cè)谝话闱闆r下是處于靜息狀態(tài)的,當(dāng)被激活后,具有增殖分化、融合成肌管、再形成肌細(xì)胞的能力。在那里它們通過(guò)形成與肌肉纖維融合的先驅(qū)細(xì)胞來(lái)對(duì)損傷做出反應(yīng)。有研究報(bào)告說(shuō)，它們能充當(dāng)干細(xì)胞，但衛(wèi)星細(xì)胞群的混合性質(zhì)意味著，它們的干細(xì)胞身份難以證明。 最新一期Nature刊登由美國(guó)斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Sacco等人的研究結(jié)果：研究小組通過(guò)利用克隆分析證實(shí)衛(wèi)星細(xì)胞的確是干細(xì)胞、能夠自我更新，從而澄清了相關(guān)問(wèn)題。他們將一個(gè)表達(dá)熒光素酶的衛(wèi)星細(xì)胞移植進(jìn)了小鼠的肌肉中，發(fā)現(xiàn)它能夠大量增殖，有助于肌肉纖維的形成，而且可以被再次移植。因此斷定肌肉衛(wèi)星細(xì)胞也是一種干細(xì)胞。 6.PLoS ONE：研究者揭示衛(wèi)星細(xì)胞促進(jìn)肌肉損傷修復(fù)的新分子機(jī)制 doi:10.1371/journal.pone.0037218  S1P是一個(gè)脂質(zhì)信號(hào)分子，可以控制許多人類細(xì)胞的移動(dòng)和增殖，科學(xué)家證明S1P可以激活衛(wèi)星細(xì)胞，但是具體是如何激活的并不清楚。研究者Saba表示，目前他們已經(jīng)研究S1P很多年了，2003年，他們刊登出研究成果表示，S1P代謝缺失的果蠅突變體不能夠飛行了，因?yàn)楣壔忌狭思∪饧膊?dǎo)致飛行肌肉衰老退化?；谘芯空叩陌l(fā)現(xiàn)，他們認(rèn)為S1P信號(hào)路徑在肌肉穩(wěn)定性和平衡性上扮演著重要角色。不僅僅是在果蠅及其它哺乳動(dòng)物中，甚至在人類中也是如此。 Saba的研究小組如今在研究S1P是如何在肌肉損傷時(shí)激活干細(xì)胞進(jìn)行修復(fù)作用的，這就涉及到了S1P激活S1P受體2的能力了，S1P受體2是5個(gè)細(xì)胞表面受體之一，可以導(dǎo)致受轉(zhuǎn)錄因子STAT3控制的炎癥途徑活性的下降。研究者揭示，在肌肉損傷后，S1P可以迅速產(chǎn)生，因此就會(huì)產(chǎn)生S1P信號(hào)路徑，通過(guò)S1P受體2激活該途徑，導(dǎo)致STAT3的活化，最終引發(fā)基因表達(dá)的變化，促使衛(wèi)星細(xì)胞激活來(lái)修復(fù)受損肌肉組織。 Saba教授表示，他們的研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于特定的肌肉疾病或者兒童的肌病的治療非常重要，最常見(jiàn)和最嚴(yán)重的肌病就是杜興氏肌肉營(yíng)養(yǎng)不良癥，這種疾病可以導(dǎo)致病人在20多歲時(shí)呼氣衰竭或者心力衰竭，最后死亡。盡管病人機(jī)體中存在衛(wèi)星細(xì)胞可以進(jìn)行肌肉修復(fù)，可是修復(fù)的速度根本趕不上患者機(jī)體肌肉退化的速度。研究者在類似疾病的mdx小鼠中發(fā)現(xiàn)，用藥物封堵的方法可以增加S1P的水平，這種方法可以增加衛(wèi)星細(xì)胞的數(shù)量，進(jìn)而提高衛(wèi)星細(xì)胞進(jìn)行肌肉修復(fù)的速度和效率。 7.Nature：“衛(wèi)星細(xì)胞”與肌肉衰老 doi:10.1038/nature13013 對(duì)成年哺乳動(dòng)物干細(xì)胞的功能來(lái)說(shuō)至關(guān)重要的特性之一是，長(zhǎng)時(shí)間保持靜止?fàn)顟B(tài)的能力以及需要再生時(shí)做出反應(yīng)的能力。骨骼肌數(shù)量及功能的損失是人類晚年衰老的共同特征，與被稱為“衛(wèi)星細(xì)胞”的骨骼肌干細(xì)胞的再生能力的喪失有關(guān)。 Pura Muoz-Cánoves及同事發(fā)現(xiàn)，衰老中的“衛(wèi)星細(xì)胞”發(fā)生從靜止?fàn)顟B(tài)向衰老前狀態(tài)的不可逆轉(zhuǎn)變，這與已被發(fā)現(xiàn)是衰老的一個(gè)標(biāo)志的腫瘤抑制蛋白p16INK4a的表達(dá)水平增加有關(guān)。成年期間p16INK4a的抑制被發(fā)現(xiàn)能將“衛(wèi)星細(xì)胞”保持在一個(gè)可逆的靜止?fàn)顟B(tài)，使肌肉能夠再生；p16INK4a在老年人的“衛(wèi)星細(xì)胞”中失調(diào)，肌肉再生潛力喪失。 8.Science：衛(wèi)星細(xì)胞與骨骼肌的再生 doi:10.1126/science.1114758 肌肉的衛(wèi)星細(xì)胞（Satellite cells of muscle）被認(rèn)為能為肌肉的修復(fù)和再生提供原始粒子（progenitors），但是數(shù)目很少并且很難分離。 Montarras等人用流式細(xì)胞術(shù)的方法（flow cytometry）成功地從一種表達(dá)綠色熒光蛋白（green fluorescent protein）的小鼠種系分離出了肌肉的衛(wèi)星細(xì)胞。當(dāng)從隔膜（diaphragm）上分離出的衛(wèi)星細(xì)胞被移植到mdx小鼠的肌肉中時(shí)（即肌肉萎縮癥（muscular dystrophy）模型），這些細(xì)胞有效地支持了肌肉的修復(fù)和固定的衛(wèi)星細(xì)胞的建立。然而，移植前的體外擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)會(huì)減弱細(xì)胞的再生能力。（生物谷 Bioon.com） 相關(guān)新聞推薦： 肌肉干細(xì)胞研究最新進(jìn)展 |
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