Sci Rep：新型实验室模型或能模拟锻炼对肌肉细胞的影响效应

2022年3月14日 讯 /生物谷BIOON/ --收缩活动是骨骼肌的一个基本特性，近日，一篇发表在国际杂志Scientific Reports上题为“Feeder-supported in vitro exercise model using human satellite cells from patients with sporadic inclusion body myositis”的研究报告中，来自日本东北大学等机构的科学家们开发出了一种简单的基于实验室的系统，其或能用来培养能发生剧烈收缩的人类肌肉细胞，研究人员利用这种模型研究了散发性包涵体有丝分裂（sIBM，sporadic inclusion body mitosis）患者机体肌肉细胞的特性。

sIBM患者肌细胞收缩后TDP-43蛋白的定位异常。

图片来源：Tohoku University

sIBM是一种会导致肌肉逐渐变弱的神经退行性疾病，其通常会影响50岁以上的患者群体，主要会影响手指和膝盖的肌肉，观察来自sIBM患者机体的肌肉细胞在锻炼期间如何发挥功能对于理解更多关于这种疾病的细节信息至关重要。这或许能通过体外锻炼模型来实现，包括在培养皿中培养称之为肌管的细长肌肉细胞，并对其施加电脉冲以刺激肌肉收缩的效果，然而这些广泛应用的模型却是非常有限的，人类机体的肌管并不能进行很好的收缩，因为其形状是扁平的并能牢牢吸附到其所生长的材料上，相比之下，来自其它物种（比如小鼠）的肌管则能在相同条件下收缩地更强。

本文中，研究人员着手开发一种新型模型，其不仅能用于基本的肌肉研究，还能帮助从患者的活检样本中获得肌肉细胞用于诊断用途，但这是一种非常有限的资源。为了帮助人类肌管生长，研究人员利用来自小鼠细胞系中的肌肉细胞来制造一种能滋养结缔组织的细胞群，小鼠细胞被称之为“供养”细胞，其能提供必要的蛋白来促进人类细胞的生长，研究人员利用这种方法来培养从sIBM患者机体中获得的肌肉干细胞所伸张的人类肌管。结果发现，如果没有小鼠供养细胞，人类的肌管就会在电刺激下表现出较少的收缩能力，然而一旦加入小鼠细胞的话，当使用电刺激，人类的肌管就会表现出明显的收缩相关活性。

图片来源：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35058512/

随后研究人员使用多种不同的成像技术来分析来自sIBM患者机体中肌肉细胞的特性，并将其与健康人类进行比较，结果发现，sIBM患者机体的肌管与正常肌管一样拥有相同的肌肉特性，两者均会在电刺激下表现出剧烈收缩的行为，这或许就揭示了被称之为肌节的肌肉纤维的发展，并提高了一种称之为肌动蛋白的骨骼肌蛋白的水平。然而，研究者发现，来自sIBM患者机体的肌管在收缩后会表现出名为TDP-43的蛋白的水平升高，而健康的肌肉细胞则不会出现这种表现，这或许就表明，TDP-43或许参与到了疾病的发生过程中。

研究者Kanzaki解释道，供养细胞的使用扩大了当前基于实验室的运动模型的效用，而当前的系统或能被潜在用来评估锻炼对患者肌肉细胞的影响效应；这种新型肌肉细胞模型或能帮助改善科学家们对肌肉细胞疾病的理解，尤其是对肌肉收缩的反应，这或许就能提供重要的诊断信息来帮助个体化新型疗法的开发。同时，研究人员使用的“供养层”还能帮助进一步扩大体外运动模型的开发及效用发挥。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Li, Y., Chen, W., Ogawa, K. et al. Feeder-supported in vitro exercise model using human satellite cells from patients with sporadic inclusion body myositis. Sci Rep 12, 1082 (2022). doi：10.1038/s41598-022-05029-w