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Nature子刊:巨噬细胞有助让衰老的肌肉焕发青春

来源:本站原创 2018-10-03 12:30

2018年10月3日/威尼斯人网址BIOON/---2014年,由杜克大学生物医学工程教授Nenad Bursac领导的一个研究团队首次推出了世界上第一个自我愈合的实验室培养的骨骼肌。它强有力地收缩,迅速整合到小鼠体内,并在实验室中和动物体内展示出自我愈合的能力。

这个里程碑成就是通过从两天大的大鼠身上取出肌肉样本,获得这些细胞,随后将它们“移植”到一个完全适合它们生长的实验室环境中来实现的。除了三维支架和大量营养物外,这种环境还支持肌肉干细胞(被称为卫星细胞)的壁龛形成,其中肌肉干细胞在肌肉遭受损伤时就会被激活并有助于促进肌肉再生。

然而,对于人体细胞的潜在应用,肌肉样本主要来自成年供体而不是新生儿。许多退行性肌肉疾病直到成年时才会出现,并且在实验室中培养肌肉来测试这些患者的药物反应将受益于患者自身的成体细胞的使用。不过还存在着一个问题:实验室制造的成体肌肉组织不具有与新生儿组织相同的再生潜力。
图片来自Nature Biomedical Engineering, doi:10.1038/s41551-018-0290-2。

在一项新的研究中,在添加多种已知有助肌肉修复的药物和生长因子遭遇失败后,Bursac实验室的前博士生Mark Juhas考虑加入一种对肌肉损伤作出反应并激活肌肉再生的支持细胞(supporting cell)群体。

在肌肉遭受损伤后,一类巨噬细胞出现在现场,清除留下的破坏,增加炎症和激活免疫系统的其他部分。它们招募的细胞之一就是另一类被称作M2的巨噬细胞,它们降低炎症和促进组织修复。尽管这些抗炎性巨噬细胞在此之前已用于修复肌肉损伤的治疗当中,但是它们从未被整合到在体外培养复杂的肌肉组织的平台中。

当这些研究人员利用一种毒素破坏成体衍生的工程肌肉时,他们没有观察到这种工程肌肉发生功能性愈合,而且肌纤维也无法再生。但是,当他们将这些抗炎性巨噬细胞添加到这种工程肌肉中时,他们发现它在15天内愈合损伤,并且几乎像损伤出现之前一样收缩。

这种成功似乎主要源于这些巨噬细胞起着阻止受损的肌肉细胞发生凋亡。与新生儿的肌肉细胞不同的是,成体肌肉细胞需要这些巨噬细胞来协助它们在不进入细胞死亡的情况下修复初始的损伤。随后,这些存活下来的肌纤维为肌肉干细胞提供“支架”,从而持续执行它们的再生功能。Bursac认为这一发现可能会为潜在的再生疗法提供一种新的研究方向。(威尼斯人网址 Bioon.com)

参考资料:

Mark Juhas et al, Incorporation of macrophages into engineered skeletal muscle enables enhanced muscle regeneration, Nature Biomedical Engineering (2018), doi:10.1038/s41551-018-0290-2

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