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会议纪要丨第22届亚洲和大洋洲神经肌病中心年会(AOMC)第二天
第22届亚洲和大洋洲神经肌病中心年会的第二天,重点讨论了肌卫星细胞、细胞衰老以及基因表达等在肌肉萎缩与肥大基础研究领域的进展。会议涵盖了通过国际空间站实验探索重力对骨骼肌影响的研究、不同重力条件下快慢肌纤维的差异表达基因研究、以及MicroRNA在肌肉分化和肥大中的作用。此外,探讨了细胞衰老在肌肉炎症和再生中的角色,以及通过iPSC衍生的肌肉干细胞开发对抗杜氏肌营养不良症的细胞疗法。
专题会议6:肌肉萎缩与肥大的基础研究进展
S6-1基于小鼠空间实验探究骨骼肌的调节机制
来自日本筑波大学的Satoru Takahashi教授,分享的主题为“基于小鼠空间实验探究骨骼肌的调节机制”。讨论了对重力环境产生响应的基因以及由这些基因揭示的骨骼肌调控机制。微重力对骨骼肌的影响已经通过各种太空实验进行了分析,但要科学地确定重力效应的阈值一直是技术上的难题。为了解决这个问题,其团队在国际空间站上安装了一个带有离心机的小型动物饲养装置,该装置可以在太空环境中产生人工重力。与日本宇宙航空局合作,利用该装置在不同重力环境下饲养小鼠,并分析重力对骨骼肌的影响。结果显示,如预期的那样,微重力诱导的比目鱼肌萎缩和快速肌纤维变化在人工1g环境中被完全抑制。另一方面,1/6g(月球重力)抑制了肌肉萎缩,但未影响快速肌纤维变化。这些结果表明,重力对骨骼肌的影响存在一个阈值,且肌肉萎缩与肌纤维类型变化是独立调控的。为了进一步分析骨骼肌萎缩和快速肌纤维变化的分子机制,通过基因表达分析研究了对重力环境做出响应的基因。结果发现了之前未明确的诱导IIb型快肌纤维的Large Maf转录因子。
S6-2 骨骼肌萎缩和肥大中快收缩与慢收缩肌纤维的差异表达基因
来自东京农工大学的Masaki Inada教授,发表了主题为“骨骼肌萎缩和肥大中快收缩与慢收缩肌纤维的差异表达基因”的演讲。教授介绍到肌肉萎缩通常由身体失重引起。所以其研究重点关注在1G卸载和2G超重条件下,人工提供卸载对小鼠肌肉质量的影响。利用新的离心设备,进行综合RNA测序分析,研究慢纤维占主导的比目鱼肌(SOL)和快纤维占主导的胫前肌(TA)在小鼠模型中的基因表达变化。结果显示:悬吊导致的肢体失重(HLU)会在慢纤维中下调IGF-1并上调萎缩基因,例如FoxO1/3;而在快纤维中表达相对较弱。2倍重力环境(2G超重)会通过上调与肌肉和骨骼生长有关的肌源性/成骨基因,增加肌肉和骨骼质量。在慢纤维中反应较为明显,而在快纤维中的反应相对较弱。肥大组的2G超重结果显示,由于肌源性基因的表达增加和萎缩基因的抑制,肌肉质量在负重和失重环境中呈现出正负调控。 肌肉和骨骼的质量受到重力和负重的控制,尽管基因表达相似,但表达水平有所不同。
S6-3 MicroRNA199对骨骼肌分化和肥大的影响研究
来自日本顺天堂大学的Hirohiko Hohjoh教授,分享了其团队关于microRNA199参与骨骼肌分化和肥大的最新研究。MicroRNAs(miRNAs)是长约21-23个核苷酸的小型非编码RNA,它们被整合到RNA诱导的沉默复合物(RISC)中,起到基因沉默的调节作用,使目标信使RNA(mRNAs)的翻译被抑制或消化。因此,miRNAs通过抑制目标基因在基因表达调控中发挥作用。已发现数千个miRNA基因,并观察到组织和发育阶段特异性表达以及与疾病相关的miRNA表达。miRNAs不仅存在于细胞内部,还存在于细胞外,例如以无细胞形式存在于血液中,并在血管系统中循环。这些无细胞miRNAs(cf-miRNAs)被整合到一种称为细胞外囊泡的小囊泡中,保护其免受细胞外核酸酶的侵害。而cf-miRNAs被认为在细胞间通信中起重要作用,且已发现它们与疾病有显著关联。为了研究cf-miRNAs与衰老之间的关系,检测了年轻和老年小鼠血液中的cf-miRNAs,发现与肌肉相关的miRNAs在年轻小鼠的血液中比在老年小鼠中更丰富。进一步分析显示,miR199与肌肉有很强的关联性,能够促进肌源性分化和肌肉再生。最终鉴定出Lin28b和Suz12基因作为miR199的靶标,并通过体内实验使用合成miR199模拟物评估其对肌肉的影响。结果显示,向老年小鼠给药miR199模拟物导致肌纤维肥大。此外,将miR199给予mdx小鼠(一种杜氏肌营养不良症(DMD)的经典动物模型),改善了小鼠的肌肉力量。这些发现表明血液中的cf-miR-199可能具有抗衰老作用,包括对老年肌纤维的肥大效应,并提示其作为一种新的RNA治疗剂在DMD和与衰老相关的疾病中的潜在应用。
S6-4 细胞衰老在骨骼肌炎症和再生中的不同作用
来自札幌医科大学的Yuki Saito教授介绍了细胞衰老在骨骼肌中的最新研究进展。研究表明细胞衰老参与肌肉再生、慢性炎症等病理生理过程。最近的研究揭示了运动诱导的应激如何影响肌肉稳态、再生以及各种肌肉病理,包括慢性炎症和纤维化,其机制涉及细胞衰老。Yuki Saito教授重点探讨了与细胞衰老相关的组织修复机制,细胞衰老在与年龄相关的疾病中的作用,以及运动对细胞衰老的调节,并特别关注其对骨骼肌修复的影响。
专题会议7:发育、再生和稳态中的肌肉干细胞
S7-1: 肌卫星细胞对内外部因素反应的分子机制
来自大阪大学的So-ichiro Fukada教授讨论了肌卫星细胞(MuSCs)在肌肉再生和肥大中的反应机制,强调了CalcR受体在维持MuSCs静止状态中的关键作用。研究发现,缺失CalcR会导致细胞周期相关基因的瞬时表达,并引发MuSCs数量减少。卫星细胞不仅在肌肉损伤后会增殖再生肌纤维,而且在机械刺激(如运动)下也会被激活,且这一过程不依赖于肌肉损伤。研究中还揭示了通过人工扩增MuSCs,可能为肌肉疾病的治疗提供新的途径。
S7-2: 机械敏感离子通道在肌肉再生中的作用
来自静冈药科大学的Kotaro Hirano教授介绍了PIEZO1这一机械敏感的Ca2+通道在肌肉再生中的关键作用。研究发现,PIEZO1在肌卫星细胞分裂过程中积累,其缺失会导致肌肉再生受损,并伴随细胞分裂异常,如染色体桥和微核的出现。研究表明,PIEZO1及其相关的机械感应机制在维持骨骼肌的稳态与再生中具有重要作用。
S7-3: 激活的卫星细胞群体中的功能异质性
来自熊本大学的Yusuke Ono教授探讨了肌卫星细胞在激活状态下的功能异质性。通过Ankrd1-tdTomato报告基因小鼠模型,研究发现Ankrd1基因在活化的卫星细胞群体中表现出异质性。Ankrd1低表达细胞具有较强的自我更新能力,而Ankrd1高表达细胞则增殖迅速但缺乏长期再生能力。Ankrd1低表达细胞在移植至DMD模型小鼠后,能够产生更多的抗肌萎缩蛋白阳性新生肌纤维,因此被认为在基于卫星细胞的再生疗法中具有潜在的治疗价值。
S7-4: 通过iPSC衍生的肌肉干细胞开发DMD的细胞疗法
来自京都大学的Hidetoshi Sakurai教授介绍了利用诱导多能干细胞(iPSCs)开发治疗杜氏肌营养不良症(DMD)的细胞疗法。他们成功诱导出适用于移植的胎儿骨骼肌干细胞(iMuSCs),并在DMD模型小鼠中恢复了显著数量的抗肌萎缩蛋白阳性肌纤维。研究还展示了一种新型的合成基质“新一代层粘连蛋白片段(NGLF)”,有效提高了iPSCs向肌肉细胞的分化效率。Sakurai教授指出,iMuSC移植显示出长期的治疗效果,并期待结合基因编辑技术进一步推动iPSCs细胞疗法的临床应用。
专题会议8:肌肉力学传感和代谢动力学研究
S8-1 年龄相关的NAD+代谢功能障碍和钙离子(Ca2+)信号传导参与骨骼肌中代谢合成抵抗的研究
来自日本国立老年病与老年学中心的Naoki Ito教授介绍了NAD+和钙离子通路在年龄相关肌少症中的参与机制。除了肌肉容积和力量的逐渐减退,合成代谢受阻也是肌肉衰老的重要特征之一。与年轻人相比,老年人表现出营养或运动诱导的蛋白质合成激活受损和随后的肌肉肥大,这阻碍了营养和运动治疗。然而,合成代谢抵抗的分子机制尚不清楚。Ito教授重点研究了骨骼肌NAD +代谢与ca2 +信号的关系,并证明了NAD +代谢和ca2 +信号的年龄相关功能障碍与合成代谢抵抗的关系
S8-2 体内细胞内钙离子动态调控运动诱导的肌肉损伤:时空特征及其潜在机制
来自日本电气通信大学的Akaya Tabuchi教授分享了细胞内钙离子变化在运动损伤的肌细胞的研究。利用离心收缩(eccentric contraction, ECC)刺激之后,损伤的细胞内钙离子升高。不经常和激烈的运动引起骨骼肌损伤,伴随肌肉结构破坏和性能下降。这种运动引起的骨骼肌损伤在伴有ECC的运动后尤为明显。体内骨骼肌钙离子成像技术显示了异常的钙浓度造成肌细胞损伤。研究揭示了ECC后在肌肉损伤过程中独特的钙离子内流([ca2 +] i)动态模式。在ECC过程中,有两种不同的方式诱导了过量的[ca2 +] i积累:1)机械感应依赖机制允许ca2 +从细胞外空间流入,这在比其他区域更长的肌肉区域尤为明显;2)拉伸无关的纵向传播机制可能由储存超载诱导的钙释放支持。此外,Ryanodine受体介导局部和异质[ca2 +] i模式,并与ECC引起的肌肉结构破坏高度相关。
S8-3 运动后肌肉内葡萄糖代谢的调节机制研究
来自日本国立先进工业科学技术研究所 (AIST)的Kokei Kido教授运动可以抑制胰岛素的作用从而促进血糖进入骨骼肌,AMPK基因发挥重要作用;本研究报道了一种AMP模拟物,通过依赖AMPKγ3的机制增加肌肉葡萄糖摄取。在AMPK-KO的小鼠中发现骨骼肌的糖原减少、清除增多;然后研究了人的AMPK活性和糖摄取之间的关系,发现AMPKy3调节肌肉的糖摄取,并导致骨骼肌活动后肌肉保存糖分;AMPK,特别是AMPKγ - 3复合物,可能在运动后调节肌肉葡萄糖摄取以帮助补充肌肉能量储存方面发挥核心作用。
S8-4 从力学生物学的角度解读运动对机体稳态的积极影响
来自日本国立先进工业科学技术研究所 (AIST)的Yasuhiro Sawada教授带来了生物机械学的研究,从力学生物学的角度解读运动对机体稳态的积极影响,从而为多种疾病和紊乱开发新的治疗/预防策略。“运动即医学”,运动是一种机械压力,简单来说分为“紧张”和“放松”, 前者引起促炎通路激活,后者则激活抗炎通路。Sawada教授强调了适度运动在改善症状和紊乱方面广泛有效,从肌肉骨骼损伤到与生活方式相关的疾病,如高血压、糖尿病/代谢综合征,甚至认知障碍。在人体实验组,一组慢跑7 km/h(主动运动,约1G的离心力),一组坐在椅子上上下摆动(被动运动,只影响大脑,1G离心力),分别检测心电图和血压,发现两组均能改善收缩压,提示通过运动(如跑步)带来是的大脑的“运动”。该研究强调了适度运动的重要性,如果没时间,可以选择VOC(电动摇椅)进行代替。无论如何,适度的运动对于健康非常有益。
专题会议10:骨骼肌与其他器官器官的相互作用研究
S10-1 肌源性细胞外囊泡(EVs)在衰老中的作用
来自日本山口大学的Naoomi Tominaga教授利用原代细胞的骨骼肌来源EV的年龄相关变化。分享了细胞外囊泡机制在衰老中的作用。EVs参与细胞间链接和交流,尺寸非常小,参与许多疾病的发生发展。与骨骼肌衰老有关,但是年龄相关的改变与EV和细胞无关。90%的EV集中在肝脏,肌源性EV影响肝巨噬细胞(库普佛细胞)转化,M2型减少。
S10-2 骨骼肌与骨骼之间的相互作用Cross-talk between skeletal muscle and bone
来自日本近畿大学的Naoyuki Kawao教授报告了骨骼肌与骨之间相互作用的研究。骨质疏松症和肌少症都是导致身体虚弱的重要原因,肌肉代谢和骨代谢之间可能存在某种交叉通路。教授首先介绍了肌肉抑制素(Myostatin)和鸢尾素(Irisin)在骨骼肌和骨代谢中的作用。数据表明,骨骼肌中鸢尾素水平的下降与小鼠肾功能衰竭引起的骨质流失有关。该过程涉及到免疫反应的参与,如TNF-a。除此之外,还检测了肌源性囊泡对小鼠骨髓的影响,发现肌细胞来源的细胞外囊泡抑制小鼠骨髓细胞中破骨细胞的形成,并增强小鼠间充质细胞的成骨分化。在炎症因子TNF-a的刺激下,miR196的表达显著减少,从而导致成骨过程受到抑制。
S10-3 运动诱导的肌肉因子在心血管稳态中的作用、
来自名古屋大学医学研究生院的Ohashi Koji研究员介绍了关于肌因子Fstl1、FGF21和myonectin的最新研究成果。研究表明,这些分子通过运动而上调,在心血管和肾脏保护中发挥关键作用,减少心肌细胞凋亡和炎症。研究显示,Fstl1和FGF21的给药能够有效预防心脏和肾脏损伤,而myonectin则改善了老年和损伤模型中的肌肉萎缩。研究人员提出,调控这些肌因子的分泌或增强其信号通路,可能成为治疗心血管疾病和肾脏疾病的新靶点
通讯: 夏邢宇 焦可馨 祝搏晨
审校:赵重波 朱雯华
- 作者:华山肌病组
- 链接:http://huashanmuscle.com//article/10f56344-f16e-81e6-9f38-cdcb66a67b2d
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