Cell子刊:缪洪明/康夏/唐康来团队揭示运动调控肌肉稳态的分子机制
来源:生物世界 2024-01-22 21:43
研究首次揭示了运动通过调控FAP细胞命运进而维持肌肉损伤及萎缩后内稳态的分子机制,阐明了运动相关肌肉因子Musclin在其中扮演的关键作用及下游分子机制。
陆军军医大学高原医学系缪洪明课题组、西部战区总医院胰腺损伤与修复四川省重点实验室康夏课题组和陆军军医大学附属第一医院(西南医院)运动医学中心唐康来课题组合作,在 Cell Stem Cell 期刊发表了题为:Exercise-induced Musclin determines the fate of fibro-adipogenic progenitors to control muscle homeostasis 的研究论文。
该研究首次揭示了运动通过调控FAP细胞命运进而维持肌肉损伤及萎缩后内稳态的分子机制,阐明了运动相关肌肉因子Musclin在其中扮演的关键作用及下游分子机制。
该研究构建了跑台的小鼠规律运动模型,然后采用多种方法诱导肌肉损伤或肌萎缩。研究发现规律运动会显著调控FAP细胞在肌肉损伤或肌萎缩过程中的增殖、凋亡以及成脂分化能力,减少其在损伤或萎缩肌肉中的异常累积,进而改善肌肉修复过程中的纤维化或脂肪化程度。同时,长期运动能够促进肌肉损伤后肌肉干细胞的激活,增强肌肉再生能力。
为探索运动对FAP细胞命运的调控机制,研究团队筛查了肌肉因子的改变情况,发现肌肉因子Musclin表达水平在运动后的肌肉组织中显著增高,体外实验证实Musclin对FAP细胞的作用与运动对FAP细胞的调控高度相似。在体内实验中,通过构建肌细胞特异性敲除Musclin的条件性敲除小鼠(OscKO小鼠),研究团队发现在Musclin表达缺失后,运动对FAP细胞的调控作用被显著削弱,证实Musclin是运动调控FAP细胞命运的关键效应分子。
接下来,研究团队探索了外源性Musclin是否可以替代运动的作用,以便作为潜在的药物靶点。通过给予外源性Musclin重组蛋白,FAP细胞在损伤或萎缩肌肉组织中的累积被抑制,同时促进了FAP细胞支持肌肉干细胞激活的能力,有效促进了肌肉再生。
为探索Musclin调控FAP细胞的机制,研究团队通过转录组学筛查了差异表达基因,发现FILIP1L在Musclin处理组表达显著增高,在FAP细胞中特异性敲除FILIP1L后可削弱Musclin对FAP细胞增殖和凋亡的调控作用,证实FILIP1L是介导Musclin调控FAP细胞命运的关键胞内信号。进一步通过蛋白组学筛查,研究团队证实Musclin通过NPR3-AKT-FoxO3a通路调控FILIP1L的表达。有趣的是,该研究还意外发现FILIP1L会降低FAP细胞中CD47的表达,进而促进巨噬细胞对凋亡FAP细胞的清除,进而促进肌肉内稳态的恢复。
总的来说,该研究详细阐释了运动对损伤及萎缩肌肉中的FAP细胞命运的调控作用及分子机制,揭示了Musclin在其中扮演的关键角色,并充分证实了Musclin作为肌肉损伤及萎缩潜在治疗药物的潜力。研究结果揭示了肌肉因子微环境对FAP细胞的关键调控作用,为运动医学、康复医学等学科在肌肉损伤退变中的诊疗实践提供了新的理论借鉴和潜在治疗靶点。
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