从断裂的肌肉纤维中漏出的成分激活卫星肌肉干细胞

　　熊本大学(Kumamoto University)与日本长崎大学(Langaki University)的一项研究发现，在培养系统中建立肌肉损伤模型时，断裂的肌肉纤维泄漏的成分会激活＂卫星＂（satellite）肌肉干细胞。在试图鉴定激活卫星细胞的蛋白质时，他们发现代谢酶，如GAPDH，能迅速激活休眠的卫星细胞并加速肌肉损伤的再生。这是一种非常合理和有效的再生机制，在这种机制中，受损的肌肉本身激活了开始再生过程的卫星细胞。
　　利用玻璃吸管(共培养)将肌纤维上的卫星细胞与损伤的肌纤维共同培养72小时，使其暴露于受损肌纤维的成分中。
　　骨骼肌由一束收缩的肌纤维组成，每一根肌纤维都被卫星细胞包围--肌肉干细胞可以产生新的肌肉纤维。由于这些卫星细胞的工作，肌肉纤维即使在剧烈运动时被擦伤或撕裂也能再生。卫星细胞在发育阶段的肌肉生长和力量训练中的肌肉肥大中也起着重要的作用。
　　然而，在如肌肉营养不良和年龄相关的肌肉脆性(肉瘤)中，卫星细胞的数量和功能下降。因此，了解卫星细胞在肌肉再生治疗中的调控机制是非常重要的。
　　在成熟骨骼肌中，卫星细胞通常处于休眠状态。在肌肉损伤后的刺激下，卫星细胞被迅速激活并反复增殖。在随后的肌发生过程中，它们通过与现有的肌肉纤维融合或与之结合来分化和再生肌肉纤维。在这三个步骤(卫星细胞激活、增殖和肌肉分化)中，关于第一步激活是如何被诱导的，人们对此知之甚少。
　　由于卫星细胞在肌肉纤维受损时被激活，研究人员推测肌肉损伤本身可能触发激活。然而，这在肌肉损伤的动物模型中难以证实，因此他们构建了一种细胞培养模型，其中从小鼠肌肉组织中分离出的单个肌肉纤维受到物理损伤和破坏。
　　利用这种损伤模型，他们发现从受损的肌纤维中漏出的成分激活了卫星细胞，激活的细胞进入了细胞分裂的G1期。此外，当被破坏的部件被移除时，激活的细胞恢复到休眠状态，从而表明受损的成分充当激活开关。
　　研究小组将这些泄漏的成分命名为＂损伤肌纤维衍生因子＂(DMDFs)，它是继肌肉纤维断裂之后，用质谱法鉴定出来的。大多数已鉴定的蛋白质是代谢酶，包括糖酵解酶(如GAPDH)和肌肉偏离酶，它们被用作肌肉疾病和疾病的生物标志物。GAPDH被认为是一种＂月光蛋白＂，除了其在糖酵解中的原始功能外，还有其他的作用，例如细胞死亡控制和免疫应答中介。因此，研究人员分析了包括GAPDH在内的DMDFs对卫星细胞激活的影响，并证实暴露导致它们进入G1期。
　　此外，研究人员将gapDH注射到小鼠骨骼肌中，并观察到药物引起的肌肉损伤后卫星细胞的增殖加速。提示DMDFs具有激活休眠卫星细胞和诱导损伤后肌肉快速再生的能力。断肌激活卫星细胞的机制是一种高效的组织再生机制。
　　该研究的带头人，Yusuke Ono副教授说，＂在本研究中，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是一个有待进一步研究的问题。除了卫星细胞激活外，DMDF的兼职功能预计也将多种多样。最近的研究表明，骨骼肌会分泌各种因素，影响其他器官和组织，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的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，可以澄清某些肌肉问题的病因，并有助于新药的开发。＂
　　更多信息：Stem Cell Reports
　　doi.org/10.1016/j.stemcr.2020.08.002