肌营养不良

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TUhjnbcbe - 2021/7/3 21:52:00

这个最新研究发现促进肌肉再生,改善肌肉老化和肌营养不良。

最新发表在Nature(自然)杂志上的文章不明,日本的科研人员发现了一个新靶点具有较强诱导肌源性分化的能力。

这个新靶点,就是Mir--3p。

这个物质属于微小核酸(miRNA),在青年人的血液中大量存在,对肌源性分化起着影响性作用。

这个研究中,研究人员将合成的微小核酸miRNA模拟物导入小鼠肌细胞株C2C12细胞中,并检测了肌源性分化标记(biomarker)的表达,如:肌原素(Myog)和肌球蛋白重链1(Myh1)基因。

结果令人很意外,明显地诱导了mir--3p的表达。

而且,正是因为miR--3p的诱导作用强于传统的肌源性miRNAs,在miR--3p大量存在的情况下,肌球蛋白重链的表达尤为显著。

那么,起着诱导作用的除了miR--3p以外,还会有其他物质吗?

研究人员观察了lin28b,这是一种RNA结合蛋白,参与miRNAs的加工。

通过Lin28b对miR-模拟物对肌源性miRNA加工的影响。主要的肌源性miRNAmiR-1的水平检测,发现,miR--3p前体加工受到lin28b的调节。

MIR-模拟处理可显著提高成熟的miR-1的产生。揭示了miR--3p可通过Lin28b抑制miR-1的靶点来调节miR-1的功能表达。

“综上所述,研究结果表明,miR--3p通过抑制其靶基因Lin28b和SUZ12参与了肌源性分化”,日本研究人员表示道。

促进肌肉损伤小鼠肌肉再生

使用肌肉损伤模型,这个研究的学术人员还观察到,miR-模拟物,miR#4在体内有助恢复损伤的作用。

小鼠8周龄时注射BaCl,胫前肌(TA)造成肌肉损伤,在24小时后在损伤部位给予miR#4。给药2天后,检测肌源性标记基因的表达测试发现,显著增加了肌源性分化1(Myod1)和肌原因子5(Myf5)。

这些数据与体外研究的结果是一致的。

(miR#4在体内有助恢复损伤的作用。Nature文章截图)

此外,MiR#4给药后第9天进行再生肌进行免疫组织化学分析,发现:以中央核为特征的再生肌纤维(肌纤维)的横截面积发现。

用miR#4处理的再生肌纤维的平均截面积大于非沉默对照RNA双工处理的对照组肌纤维的平均截面积,差异接近统计学意义。

除了平均横截面积外,横截面面积的大小分割直图显示,当miR#4使用时,肌纤维增大。

老年肌纤维的作用

除了肌肉损伤,miR#4对老年小鼠(24个月龄)的作用也得到证明。

与幼鼠相比,老年小鼠肌肉血液循环检测-miR--3p显著下降。

给老龄小鼠的肌肉注射miR#4,2天后用免疫组织化学方法检测TA肌肉发现,用miR#4处理的肌纤维的平均截面积明显大于用nsCont处理的正常肌纤维的横截面积。与此相一致的是,大小分割直图分析显示,在miR#4存在时,肌纤维明显增大。

老年小鼠的影响

值得注意的是,肌肉损伤模型与老年小鼠在肌纤维增大方面存在差异。中央核可见于再生肌纤维中。但在用miR#4治疗的老年小鼠中很难检测到这种肌纤维。这表明,miR#4治疗后,老年小鼠原有的肌纤维可能会增大。

研究者推测,与肌肉再生不同的另一种机制可能参与了老年小鼠肌纤维的增大,并提出了肌肉萎缩途径的参与机制。

肌萎缩基因

这个阿特林1和MuRF1基因与肌肉萎缩密切相关。它们在老年肌肉中的表达水平明显高于年轻肌肉。

通过检查了阿特林1和MuRF1老年小鼠全身注射miR#4后肌肉的变化。阿特林1和MuRF1不同肌肉的miR#4给药后明显减少,提示miR#4抑制肌萎缩通路可能导致老年小鼠肌纤维扩张。

提高肌营养不良MDX小鼠肌力

由于mir#4对肌肉有积极的影响,能否考察这个靶点对于肌营养不良症的积极作用呢?

为此,研究者评估mir#4给药对mdx小鼠的影响。mdx是一种著名的杜氏肌营养不良dmd动物模型。

在给8周龄MDX小鼠静脉注射miR#4(1.6?mg/kg)2次(间隔1周),最后一次给药后1周进行握力试验。实验以双盲的方式进行。

结果发现,与用nsCont治疗的MDX小鼠相比,miR#4治疗的MDX小鼠的肌力有明显的改善。

此外,MDX小鼠经miR#4治疗后,血中肌酸激酶(CK)活性和无细胞miR1活性明显下降,这可能是疾病改善的迹象。

需要继续讨论的问题

1.年龄和退化程度对于这个靶点作用的影响

研究人员用青壮年血清进行的体外细胞培养实验类似于侧凸实验,在循环血液中发现了miR--3p,它随年龄的变化而变化;miRNA在老年血液中明显减少。

此外,老年肌肉中肌(细胞)miR--3p的表达明显低于年轻肌肉。

因此,血液中的cf-miR--3p可能与肌肉miR--3p相关。

在恒河猴骨髓间充质干细胞中,miR--3p的表达也随着年龄的增长而降低。

因此,细胞miR--3p的表达可能与年龄有关。

与miR--3p相比,细胞内肌源性miRNAs(如miR-1和miR-)却在年轻和老年肌肉中的表达保持不变。老年小鼠血液中,细胞外miRNAs水平明显降低。

MiR--3p与肌源性miRNAs(miR-1和-)的差异可能反映了两者在cf-miRNA处理和/或与年龄相关的控制方面的差异。

为了阐明这一差异,今后还需要进一步研究,研究者表示。

2.Lin28b

以前的研究表明mir--3p通过抑制其靶基因参与多种细胞功能和生命现象;例如,miRNA可能通过下调靶向信号-3A基因而促进内皮细胞的增殖和迁移,并调节青春期的开始,通过抑制靶基因(Cdc42,Map3k2,Map3k4,和Taok1)参与p38MAPK通路。

此外,研究发现miR--3p通过抑制其靶基因参与肌源性分化,Lin28b和SUZ12。Lin28b是一种RNA结合蛋白,它抑制miRNAs的成熟,包括miR-1,它是一种肌肉特异性miRNA,能促进肌肉的发育。MiR--3p对Lin28b的抑制导致成熟的miR-1增加。这可能使肌源性分化得以进行。

MiR--3p在体内也显示了其对肌源性分化的影响。肌肉损伤是由于肌肉再生而引起的细胞增殖和分化。引进miR#4,提供miR--3p,以促进肌肉再生和扩大再生肌纤维。

MiR#4治疗后肌源性基因表达持续上调。从实际的角度来看,miR#4可能是有效的和有用的治疗手段。

《自然》杂志文章:

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