Science：新研究发现透明质酸唤醒肌肉干细胞来修复肌肉损伤

在受损的肌肉中，肌肉干细胞必须与免疫细胞一起工作以完成修复过程，然而这些细胞如何协调以确保在制造新的肌纤维之前有效地清除死亡组织，仍然是未知数。在一项新的研究中，来自加拿大渥太华大学等研究机构的研究人员揭示了控制肌肉修复的一种独特的细胞通信形式。他们发现，一种用于化妆品和骨关节炎注射的叫做透明质酸（hyaluronic acid）的天然物质是控制这种基本相互作用的关键分子。相关研究结果发表在2022年8月5日的Science期刊上，论文标题为“JMJD3 activated hyaluronan synthesis drives muscle regeneration in an inflammatory environment”。

论文通讯作者、渥太华大学教授Jeffrey Dilworth博士说，“当肌肉受损时，免疫细胞迅速进入这种组织并在肌肉干细胞开始修复之前清除损伤是非常重要的。我们的研究显示，肌肉干细胞已准备好立即开始修复，但免疫细胞将这些干细胞维持在静止状态，同时完成清理工作。大约40小时后，一旦清理工作完成，肌肉干细胞的内部警报就会响起，使它们能够醒来并开始修复。”

Dilworth博士及其研究团队确定透明质酸是这个内部警报的关键成分，它告诉肌肉干细胞何时醒来。当肌肉损伤发生时,肌肉干细胞开始产生并给自己涂上透明质酸。一旦这种涂层变得足够厚，它就会阻止免疫细胞的休眠信号，并导致肌肉干细胞醒来。

Dilworth团队利用小鼠和人体组织，还发现了肌肉干细胞如何利用Has2基因上的表观遗传标志控制透明质酸的产生。具体而言，他们确定了表观遗传酶KDM6B/JMJD3在肌肉修复过程中建立肌肉干细胞和浸润免疫细胞之间通信的重要作用。他们发现，在应对肌肉损伤时，KDM6B/JMJD3去除转录抑制性组蛋白修饰H3K27me3，使肌肉干细胞产生透明质酸，然后所产生的透明质酸被整合到肌肉干细胞的胞外基质中。胞外基质的这种重塑使肌肉干细胞能够接受来自浸润免疫细胞的信号，从而启动肌肉再生。

论文第一作者、Dilworth博士的研究助理Kiran Nakka博士说，“有趣的是，衰老与慢性炎症、肌肉无力以及肌肉干细胞唤醒和修复损伤的能力降低有关。如果我们能找到一种方法来增强老年人肌肉干细胞中的透明质酸产生，它可能有助于肌肉修复。”

这些作者指出，透明质酸的这种再生效果似乎取决于它是否由肌肉干细胞产生。该团队目前正在研究对肌肉干细胞表观遗传学进行修饰的药物是否可以用来增加它们的透明质酸产生。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Kiran Nakka et al. JMJD3 activated hyaluronan synthesis drives muscle regeneration in an inflammatory environment. Science, 2022, doi:10.1126/science.abm9735.