熊本大學(xué)的一項(xiàng)研究合作發(fā)現(xiàn)，肌肉和負(fù)責(zé)肌肉再生的常駐干細(xì)胞(衛(wèi)星細(xì)胞)保留了它們?cè)隗w內(nèi)位置的記憶。發(fā)現(xiàn)這種位置記憶是基于同源盒 (Hox) 基因簇的表達(dá)模式，該基因簇負(fù)責(zé)在胎兒生命期間塑造身體。這些發(fā)現(xiàn)有望為闡明肌肉萎縮癥等肌肉疾病的發(fā)病機(jī)制提供線索，其中肌肉脆弱的位置因肌肉類型而異，并有助于開發(fā)基于位置記憶的再生醫(yī)學(xué)。
頑固性肌肉疾病肌營(yíng)養(yǎng)不良癥有多種類型，每種類型都有不同的癥狀部位。同樣，與年齡相關(guān)的肌肉脆弱性(肌肉減少癥)不會(huì)在全身均勻發(fā)生。這些疾病癥狀的物理位置不能僅用肌纖維類型或身體活動(dòng)模式的差異來(lái)解釋，需要以新的視角來(lái)闡明它們各自的發(fā)病機(jī)制。
形成肌肉的細(xì)胞的發(fā)育起源在胎兒階段有所不同。例如，大多數(shù)顱面肌肉起源于顱中胚層，而四肢肌肉起源于身體各節(jié)段。胎兒期四肢和顱面肌肉的發(fā)育涉及取決于其起源的特定分子機(jī)制。然而，尚未充分討論成熟骨骼肌的特性取決于出生后體位的差異。因此，一項(xiàng)研究合作致力于通過(guò)研究骨骼肌和負(fù)責(zé)再生的肌肉干細(xì)胞的表觀基因組狀態(tài)和基因表達(dá)模式來(lái)可視化身體的位置信息。
使用從成年小鼠的頭部和后肢分離的骨骼肌和相關(guān)肌肉干細(xì)胞，研究人員使用 DNA 甲基化組分析在表觀基因組水平上研究了位置特異性。他們發(fā)現(xiàn)同源盒 (Hox) 基因座的 DNA 甲基化狀態(tài)存在特征差異。在 A 到 D 的四個(gè)區(qū)域中，與頭部相比，Hox-A 基因座在后肢骨骼肌和肌肉干細(xì)胞中尤其具有整體 DNA 高甲基化狀態(tài)。此外，后肢中的骨骼肌和肌肉干細(xì)胞均顯示出 Hox-A 基因的高表達(dá)。許多這些 Hox-A 基因反映了胎兒時(shí)期的表達(dá)模式。這些發(fā)現(xiàn)表明骨骼肌和肌肉干細(xì)胞會(huì)記住胎兒生命期間的位置信息，
研究人員隨后專注于 Hoxa10 基因，該基因僅在四肢肌肉中高度表達(dá)。當(dāng)分離出表達(dá) Hoxa10 的后肢肌肉干細(xì)胞并將其移植到不表達(dá) Hoxa10 的顱面肌中時(shí)，Hoxa10 基因表達(dá)在顱面肌中變得可檢測(cè)到。換句話說(shuō)，即使在異位移植后，后肢來(lái)源的肌肉干細(xì)胞也能夠支配顱面肌肉，并具有很強(qiáng)的位置記憶保留。
然后，他們創(chuàng)造了肌肉干細(xì)胞中缺乏 Hoxa10 基因的小鼠來(lái)分析其功能。Hoxa10 缺乏嚴(yán)重?fù)p害了后肢肌肉的再生，但對(duì)顱面肌肉再生沒(méi)有影響。對(duì)后肢肌肉再生障礙背后機(jī)制的詳細(xì)調(diào)查表明，它是由肌肉干細(xì)胞分裂過(guò)程中染色體分布異常引起的基因組不穩(wěn)定性引起的。此外，對(duì)人類頭部和腿部肌肉干細(xì)胞的分析還表明，只有腿部肌肉細(xì)胞表達(dá) HOX-A 基因，并且其抑制導(dǎo)致細(xì)胞分裂異常，證實(shí)了人類和小鼠中保留了肌肉細(xì)胞位置記憶。
標(biāo)簽： 肌肉疾病
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