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2017年9月10日/生物谷BIOON/---肌肉干細胞可發育分化為成肌細胞(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構。 人類胚胎和成人體內都存在肌肉干細胞。胚胎和胎兒的肌肉干細胞增殖使得肌肉組織發展；成年人體內的肌肉干細胞亦被稱為衛星細胞，處于休眠狀態，沿著肌肉纖維而分布。在經過強烈運動或是受到外界傷害之后，成人的肌肉干細胞會被激活并開始自我增殖，從而增加或是恢復成人的肌肉組織。對于老年人，肌肉干細胞不再具有自我復制的活性，從而表現為肌肉組織的萎縮。 小編針對近年來肌肉干細胞研究取得的進展進行一番盤點，以饗讀者。 1.Molecular Cell：成體肌肉干細胞的生長與分化調節機制 doi:10.1016/j.molcel.2007.08.021  在最近一期的《分子細胞》（Molecular Cell）中，這個由醫學博士Pier Lorenzo Puri領導的科研小組發表的文章，說明了兩個信號通路——PI3K/AKT和p38——是怎樣共同作用來聚集構成負責肌肉特異性轉錄的蛋白復合體的成分，以及每個通路是怎樣分別負責轉錄過程的一個明確步驟的。而且，這個小組還能夠在藥理學上分離這兩個步驟，證明了選擇性地對任何一個通路進行干涉都會導致蛋白復合體的不完全聚集，從而阻止肌肉特異性基因表達。 2.肌肉干細胞能長期有效治療尿失禁 新聞來源：Muscle Stem Cells Effectively Treat Urinary Incontinence Long Term 美國匹茲堡大學醫學院和多倫多Sunnybrook健康科學中心的研究人員進行的一項研究顯示，通過給女性壓力性尿失禁(SUI，stress urinary incontinence)患者注射肌肉干細胞來加強她們的括約肌的方法能夠長期改善她們的病情。這項研究的結果在美國泌尿科協會年會上公布。 這項研究對患者進行了一年的跟蹤研究，調查結果顯示，這種干細胞注射方法很安全，能夠改善患者的生活質量并可能有效治療SUI。 匹茲堡大學之前對SUI動物模型進行的研究證實，將干細胞注射到尿道肌肉中能夠增加漏尿點壓（leak point pressure），從而使肌肉功能得以恢復。這些研究的結果成為了臨床試驗的基礎。在這項研究中，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胞，然后進行擴增培養。研究人員給門診患者注射了這種肌肉干細胞。他們利用三種不同的注射技術給患者注射了相同劑量的干細胞。 目前，加拿大進行的一項多個研究機構參與的研究和美國的一項相關研究正在進行中，這些研究將使研究人員能夠確定出有效治療SUI的最佳干細胞注射劑量。 3.Science子刊：植入肌肉干細胞的老鼠抵御因衰老而導致的肌肉萎縮 doi:10.1126/scitranslmed.3001081 10月10日，美國研究人員報告說，他們以腿部肌肉受傷的年輕實驗鼠為研究對象發現，植入肌肉干細胞可以使實驗鼠肌肉恢復得比受傷前更強大，還可幫助實驗鼠抵御因衰老而導致的肌肉萎縮。該相關研究成果發表在美國《科學·轉化醫學》雜志上。 研究人員植入的肌肉干細胞來自健康的年輕實驗鼠。植入手術后，受傷實驗鼠腿部肌肉不僅在幾天內得以恢復，而且這一部位的肌肉質量增大為受傷前的1．7倍。研究人員最初認為，這可能是暫時現象，但他們最終發現，實驗鼠肌肉終其一生（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程，肌肉力量和質量能持續保持。 研究人員提醒說，他們在實驗中發現，將肌肉干細胞植入健康實驗鼠不能起到同樣效果。他們認為，這表明干細胞被植入的環境非常重要，不同環境下，干細胞反應的方式也不一樣。 4.Developmental Cell：限制營養供給可抑制肌肉干細胞分化 doi:10.1016/j.devcel.2008.02.004  研究人員發現，葡萄糖限制（GR）會削弱骨骼肌成肌細胞的分化，而且會激活腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）。這些結果表明了一個路徑，即對低葡萄糖水平做出響應的AMPK的活化會刺激NAD+合成酶Nampt的表達。已知NAD+是SIRT1 的一種輔助因子，后者在眾多生理過程中扮演著一個重要的角色，包括骨骼肌細胞的分化，而且還牽扯到了壽命和衰老的調整。重要的是，抑制AMPK、Nampt或 SIRT1導致骨骼肌細胞不介意一個營養不良的環境，而且可以在一些本不適合的環境下分化。 這些結果表明了一個響應低營養環境、積極地控制肌肉分化的詳細路徑。研究人員推測，AMPK-Nampt-SIRT1路徑的作用就像一個細胞檢查站，它可能被營養物質供應的減少而活化，從而阻止細胞在缺乏熱量的條件下從事需要能量的過程——諸如細胞分化。另一方面，一旦營養物質供應恢復，這條路徑就被關閉，從而讓生理發育恢復。 5.Nature：肌肉衛星細胞被證實是干細胞 doi:10.1038/nature07384 肌肉衛星細胞是骨骼肌中位于肌細胞膜和基膜之間的具有增殖分化潛力的肌源性細胞。它們在一般情況下是處于靜息狀態的,當被激活后,具有增殖分化、融合成肌管、再形成肌細胞的能力。在那里它們通過形成與肌肉纖維融合的先驅細胞來對損傷做出反應。有研究報告說，它們能充當干細胞，但衛星細胞群的混合性質意味著，它們的干細胞身份難以證明。 最新一期Nature刊登由美國斯坦福大學醫學院的Sacco等人的研究結果：研究小組通過利用克隆分析證實衛星細胞的確是干細胞、能夠自我更新，從而澄清了相關問題。他們將一個表達熒光素酶的衛星細胞移植進了小鼠的肌肉中，發現它能夠大量增殖，有助于肌肉纖維的形成，而且可以被再次移植。因此斷定肌肉衛星細胞也是一種干細胞。 6.PLoS ONE：研究者揭示衛星細胞促進肌肉損傷修復的新分子機制 doi:10.1371/journal.pone.0037218  S1P是一個脂質信號分子，可以控制許多人類細胞的移動和增殖，科學家證明S1P可以激活衛星細胞，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，因為果蠅患上了肌肉疾病導致飛行肌肉衰老退化。基于研究者的發現，他們認為S1P信號路徑在肌肉穩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激活干細胞進行修復作用的，這就涉及到了S1P激活S1P受體2的能力了，S1P受體2是5個細胞表面受體之一，可以導致受轉錄因子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可以迅速產生，因此就會產生S1P信號路徑，通過S1P受體2激活該途徑，導致STAT3的活化，最終引發基因表達的變化，促使衛星細胞激活來修復受損肌肉組織。 Saba教授表示，他們的研究發現對于特定的肌肉疾病或者兒童的肌病的治療非常重要，最常見和最嚴重的肌病就是杜興氏肌肉營養不良癥，這種疾病可以導致病人在20多歲時呼氣衰竭或者心力衰竭，最后死亡。盡管病人機體中存在衛星細胞可以進行肌肉修復，可是修復的速度根本趕不上患者機體肌肉退化的速度。研究者在類似疾病的mdx小鼠中發現，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星細胞的數量，進而提高衛星細胞進行肌肉修復的速度和效率。 7.Nature：“衛星細胞”與肌肉衰老 doi:10.1038/nature13013 對成年哺乳動物干細胞的功能來說至關重要的特性之一是，長時間保持靜止狀態的能力以及需要再生時做出反應的能力。骨骼肌數量及功能的損失是人類晚年衰老的共同特征，與被稱為“衛星細胞”的骨骼肌干細胞的再生能力的喪失有關。 Pura Muoz-Cánoves及同事發現，衰老中的“衛星細胞”發生從靜止狀態向衰老前狀態的不可逆轉變，這與已被發現是衰老的一個標志的腫瘤抑制蛋白p16INK4a的表達水平增加有關。成年期間p16INK4a的抑制被發現能將“衛星細胞”保持在一個可逆的靜止狀態，使肌肉能夠再生；p16INK4a在老年人的“衛星細胞”中失調，肌肉再生潛力喪失。 8.Science：衛星細胞與骨骼肌的再生 doi:10.1126/science.1114758 肌肉的衛星細胞（Satellite cells of muscle）被認為能為肌肉的修復和再生提供原始粒子（progenitors），但是數目很少并且很難分離。 Montarras等人用流式細胞術的方法（flow cytometry）成功地從一種表達綠色熒光蛋白（green fluorescent protein）的小鼠種系分離出了肌肉的衛星細胞。當從隔膜（diaphragm）上分離出的衛星細胞被移植到mdx小鼠的肌肉中時（即肌肉萎縮癥（muscular dystrophy）模型），這些細胞有效地支持了肌肉的修復和固定的衛星細胞的建立。然而，移植前的體外擴增實驗會減弱細胞的再生能力。（生物谷 Bioon.com） 相關新聞推薦： 肌肉干細胞研究最新進展 |
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