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FCDB:颠覆认知!新研究表明低葡萄糖浓度可能有助于肌肉修复

来源:生物谷 2021-04-06 12:05

2021年4月6日 讯 /生物谷BIOON/ --随着日常使用的磨损,肌肉会不断进行自我修复,以保持最佳状态。近年来,科学家们已经开始了解肌肉修复是如何在细胞水平上起作用。卫星细胞是骨骼肌中一类未分化的单核祖细胞,在骨骼肌的正常发育过程发挥重要作用。

降低葡萄糖浓度可增强肌肉干细胞的细胞增殖,提示过量的葡萄糖会阻碍细胞增殖能力。图片来源:东京都立大学

卫星细胞被激活后可以进行增殖以及肌源性分化,参与骨骼肌的发育。骨骼肌损伤后卫星细胞被激活并进行增殖和分化,形成新的肌纤维对损伤部位进行修复,这不仅有助于修复损伤,还可以维持肌肉质量。要了解肌肉如何因疾病、不运动或年龄而流失,掌握其具体机制是关键。

近日,来自日本东京都大学的研究人员发表在Frontiers in Cell and Developmental Biology 杂志的一项研究显示,骨骼肌卫星细胞是肌肉修复的关键因素,在低葡萄糖环境中可以更好地增殖。这与传统观点相反,传统观点认为,高葡萄糖浓度较低葡萄糖浓度的环境更能促进骨骼肌卫星细胞的增殖。该研究结果可能极大地促进了生物医学研究的发展。



在这项研究中,研究人员使用8-12周的成年C57BL / 6雄性小鼠。在标准光照条件下进行12小时的明暗循环,并给老鼠喂普通的食物和水。紧接着,骨骼肌卫星细胞取自小鼠趾长伸肌(EDL)和比目鱼肌,进行纯化和培养。

为了探索葡萄糖浓度对卫星细胞增殖的影响,研究人员确定了高葡萄糖和低葡萄糖培养基中的细胞生长曲线。结果显示,在无葡萄糖的DMEM生长培养基(葡萄糖浓度为2 mM的低葡萄糖培养基)中,卫星细胞的增殖活性要比在标准葡萄糖DMEM(葡萄糖浓度为19 mM的高葡萄糖培养基)中更高。在高葡萄糖培养基中培养的卫星细胞显示出减少的备用细胞种群,这表明葡萄糖浓度会影响细胞增殖。

图:低葡萄糖培养基可增加原代卫星细胞的增殖

研究人员还证实,在高葡萄糖培养基的实验中,通过保持较低的葡萄糖水平,非肌原性细胞的扩增被抑制,并能培养高纯度的肌肉细胞。当在标准的高葡萄糖培养基中培养卫星细胞时,成纤维细胞优先生长。

图:低葡萄糖培养基可以培养比目鱼来源的卫星细胞,并且纯度很高
图:卫星细胞能够在葡萄糖缺乏的培养基中生长

紧接着使用葡萄糖耗尽的培养基,也就是极低葡萄糖培养基,通过添加葡萄糖粉制备了三种不同浓度的葡萄糖培养基:0.1、2.0和19.0 mM。令人惊讶的是,卫星细胞在极低葡萄糖培养基中正常增殖,并且该培养基中的细胞数量与低葡萄糖培养基中的细胞数量相似。

总而言之,该研究表明,在贴壁培养条件下,葡萄糖限制促进了卫星细胞的增殖。葡萄糖浓度超过生理浓度直接抑制了骨骼肌的再生,并促进了糖尿病患者的肌肉减少症。未来,需要更多的研究来进一步阐明葡萄糖限制调节卫星细胞增殖的机制。

原始出处

Yasuro Furuichi et al, Excess Glucose Impedes the Proliferation of Skeletal Muscle Satellite Cells Under Adherent Culture Conditions, Frontiers in Cell and Developmental Biology (2021). DOI: 10.3389/fcell.2021.640399
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