Science：肌肉细胞的细胞核迁移也可促进受损肌肉的自我修复

2021年10月17日讯/生物谷BIOON/---众所周知，肌肉再生是通过一个复杂的过程，涉及几个步骤，并依赖于肌肉干细胞（也称为卫星细胞）。如今，来自西班牙庞培法布拉大学、瓦伦西亚大学和葡萄牙里斯本大学医学院的研究人员描述了生理性损伤后肌肉再生的一种新机制，它不依赖于肌肉干细胞，但依赖于肌肉细胞的细胞核重新排列。这种保护机制为更广泛地理解生理和疾病中的肌肉修复开辟了道路。相关研究结果发表在2021年10月15日的Science期刊上，论文标题为“Muscle repair after physiological damage relies on nuclear migration for cellular reconstruction”。

对运动很重要的骨骼肌组织是由拥有一个以上细胞核的细胞形成的，这在人体中几乎是一个独特的特征。尽管肌肉细胞具有可塑性，但它们的收缩也会伴随着肌肉的损伤。论文通讯作者、庞培法布拉大学研究员、里斯本大学医学院分子医学研究所研究员William Roman解释说，“即使在生理条件下，再生对于肌肉承受收缩的机械压力也是至关重要的，毕竟肌肉收缩往往会导致细胞损伤。”

虽然近几十年来对肌肉再生进行了调查，但大多数研究都集中在涉及包括肌肉干细胞在内的其他细胞的机制上，其中肌肉干细胞在广泛的肌肉损伤后是肌肉再生所必需的。

论文共同作者、庞培法布拉大学小组负责人Pura Muñoz-Cánoves说，“在这项研究中，我们发现了一种替代性的肌肉细胞自主的再生机制。”这些作者使用不同的体外损伤模型以及小鼠和人类的运动模型，发现在受伤后，细胞核被吸引到损伤部位，加速了称为肌纤维的收缩单元（contractile unit）的修复。”

接下来，这些作者分析了他们观察到的这种分子机制：“我们在实验室用肌肉细胞进行的实验表明，细胞核向损伤部位的移动导致了mRNA分子的局部递送。这些mRNA分子在损伤部位被翻译成蛋白，作为用于肌肉修复的构成单元。这一发现代表了肌肉生物学、生理学和肌肉功能障碍理解上的一个重要进展。”

具体而言，这些作者发现在小鼠和人类中，运动所经历的局部肌肉损伤会激活一种不依赖于肌肉干细胞的肌纤维自我修复机制。小鼠肌肉损伤触发了涉及钙离子、Cdc42和磷酸激酶C的信号级联反应，并通过微管和动力蛋白（dynein）将肌肉细胞的细胞核吸引到受损部位。这些细胞核的移动加速了肌纤维的修复，并在局部递送mRNA以进行细胞重建。肌纤维自我修复是一种细胞自主的保护机制，代表了理解健康和疾病中肌肉结构恢复的一种替代性模式。

除了对肌肉研究的影响之外，这项研究还为细胞生物学引入了更普遍的概念，比如细胞核向损伤部位的移动。论文共同作者、里斯本大学医学院分子医学研究所的Edgar R. Gomes教授说，“肌肉细胞中最吸引人的东西之一是它们的细胞核在发育过程中的移动，毕竟细胞核是细胞内最大的细胞器，但细胞核移动的原因在很大程度上是未知的。如今，我们显示了这一现象在成年后的细胞修复和再生过程中的功能相关性。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

William Roman et al. Muscle repair after physiological damage relies on nuclear migration for cellular reconstruction. Science， 2021， doi：10.1126/science.abe5620.