Muscle stem cell on a muscle fiber

当肌肉纤维受损时,干细胞(粉色部分)开始产生并涂上透明质酸(淡绿色轮廓)。一旦涂层足够厚,就会使肌肉干细胞苏醒。

一项新的研究揭示了一种控制肌肉修复的细胞通讯的独特形式。在受损的肌肉中,干细胞必须与免疫细胞一起工作来完成修复过程,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的。科学家们现在已经证明,一种被称为透明质酸的天然物质是管理这种基本相互作用的关键分子,这种物质被用于化妆品和骨关节炎注射剂。

“当肌肉受损时,重要的是免疫细胞迅速进入组织,并在干细胞开始修复之前清除损伤,”渥太华医院资深科学家、渥太华大学教授、该研究的资深作者Kiran Nakka博士说。“我们的研究表明,肌肉干细胞准备立即开始修复,但免疫细胞在完成清理工作时保持干细胞处于休息状态。大约40小时后,一旦清理工作完成,肌肉干细胞内部的警报就会响起,让它们醒来并开始修复。”

Nakka博士和他的团队发现,透明质酸是这种内部闹钟的关键成分,它告诉肌肉干细胞何时醒来。当肌肉损伤发生时,干细胞开始产生透明质酸并涂上透明质酸。一旦涂层足够厚,它就会阻断来自免疫细胞的睡眠信号,并导致肌肉干细胞醒来。Nakka博士和他的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记来控制透明质酸的产生。“有趣的是,衰老与慢性炎症、肌肉无力和肌肉干细胞醒来和修复损伤的能力下降有关,”该研究的主要作者Kiran Nakka博士说。“如果我们能找到一种方法来提高老年人肌肉干细胞中玻尿酸的生成,这可能有助于肌肉修复。”作者指出,透明质酸的再生效果似乎取决于它是由肌肉干细胞产生的。该研究小组目前正在研究是否可以使用改变肌肉干细胞表观遗传学的药物来增加它们的透明质酸的产生。

JMJD3 activated hyaluronan synthesis drives muscle regeneration in an inflammatory environment