发现一种天然蛋白促进肌肉干细胞增殖,可逆转疾病、衰老和创伤造成的严重肌肉萎缩

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-当我们撕裂肌肉时,肌肉内的干细胞会进行修复。我们不仅可以看到这种情况发生在严重的肌肉萎缩疾病中,如肌肉萎缩症和在战争中幸存下来的退伍军人的灾难性肢体损伤,而且在我们的日常生活中,当我们拉伤肌肉时,也会发生这种情况。

另外,当我们年老体弱时,我们会失去很多肌肉,而我们的干细胞似乎不能像我们年老时一样发挥作用。

这些肌肉干细胞是无形的发动机,在这些损伤后驱动组织的生长和修复。但是在实验室中培养这些干细胞,然后用它们来治疗性地替代受损的肌肉,一直是令人沮丧的难题。

在一项新的研究中,来自澳大利亚莫纳什大学和荷兰乌特勒支大学医学中心的研究人员发现了一种触发这些肌肉干细胞增殖和愈合的因子。在严重肌肉损伤的小鼠模型中,注射这种天然存在的蛋白,可使肌肉完全再生,并在严重肌肉创伤后恢复正常运动。相关研究结果于2021年2月10日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Macrophages provide a transient muscle stem cell niche via NAMPT secretion”。论文通许作者为莫纳什大学澳大利亚再生医学研究所所长Peter Currie教授。


图片来自Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-021-03199-7。

这些研究人员研究了斑马鱼骨骼肌的再生,其中斑马鱼迅速成为研究干细胞再生的首选动物模型,这是因为斑马鱼的繁殖速度快,更容易进行实验操作,而且它至少有70%的基因与人类共享。这种鱼也是透明的,这让科学家们可以观察到活体肌肉中发生的再生。

通过研究迁移到斑马鱼的肌肉损伤处的细胞,这些研究人员发现了一组称为称为巨噬细胞的免疫细胞,它们似乎在触发肌肉干细胞再生方面发挥作用。Currie教授说,“我们看到的是巨噬细胞紧紧拥抱着肌肉干细胞,然后肌肉干细胞开始分裂和增殖。一旦它们开始这个过程,巨噬细胞就会继续前进,然后拥抱下一个肌肉干细胞,很快伤口就会愈合。”

巨噬细胞是蜂拥到体内任何受伤或感染部位的细胞,清除碎片并促进愈合。Currie教授说,“它们是免疫系统的清理人员。”

长期以来,人们一直认为体内存在两种类型的巨噬细胞:一种是迅速移动到损伤处并清除碎片的巨噬细胞,另一种是来得比较慢的巨噬细胞,并在周围停留较长时间进行清理。

但是这些研究人员发现,其实在受伤部位有8种遗传上不同的巨噬细胞,其中的一种类型尤其是“拥抱专家(cuddler)”。进一步调查发现,这种感情丰富的巨噬细胞会释放出一种名为NAMPT的物质。

通过将这些巨噬细胞从斑马鱼身上移除,并将NAMPT添加到水族馆的水中,这些研究人员发现他们可以刺激它们的肌肉干细胞生长和愈合,“有效地取代了对巨噬细胞的需求”。

重要的是,近期的实验将含有NAPMT的水凝胶贴片放入严重肌肉萎缩的小鼠模型中,导致了Currie教授所说的受损肌肉的显著替换。这些研究人员目前正在与一些生物技术公司讨论将NAMPT引入临床试验,以便利用这种化合物治疗肌肉疾病和损伤

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