在最近发表于《自然通讯》(Nature Communication)的研究中,美国国家儿童健康系统(Children’s National Health System)的研究人员表明:人体内促进健康肌肉修复的不同细胞类型之间的沟通交流受损,是肢带型肌营养不良2B型(LGMD2B)症状突然出现的原因。在这些细胞中,特别令人感兴趣的是纤维/脂肪原性前体(FAPs),这种细胞通常会通过清除碎片和促进肌肉细胞融合成新的肌纤维,而在损伤后肌肉再生中发挥有益作用。
LGMD2B是由DYSF基因突变导致的,这种突变会损害dysferlin蛋白功能,而该蛋白是修复受损肌纤维所必需的。患者在成年早期才会出现症状,比如攀爬或奔跑困难。长期以来,症状迟发一直困扰着研究人员,因为dysferlin缺失的细胞后果从出生就存在,并在发育过程中持续存在,但却到生命后期才会影响患者。
该研究发现,在dysferlin缺失的情况下,肌肉会逐渐增加另一种可促进受损肌纤维修复的蛋白质Annexin A2的表达。然而,增加的Annexin A2会在肌纤维外积聚,驱动肌肉内FAPs增加,并激励这些FAPs分化为脂肪细胞,形成脂肪沉积。使用一种现有药物阻断Annexin A2表达或FAPs转化为脂肪细胞,可以阻止脂肪替代dysferlin病变肌肉。
“我们提出了前馈循环的概念。在这个循环中,反复的肌纤维损伤会引发慢性炎症,随时间推移,会创造一种促进FAPs积聚并分化为脂肪的环境,反过来又会导致更多的肌纤维损伤。”国家儿童健康系统遗传医学研究中心首席研究员、该研究资深作者Jyoti K. Jaiswal博士说道。
“脂肪积聚成为导致患者肌肉功能突然下降的核心事件,这一关于LGMD2B的新观点开辟了全新的干预途径。”该研究第一作者Marshall Hogarth博士补充道。
Jaiswal领导的研究团队与西班牙巴塞罗那圣克鲁医院(Hospital de la Santa Creu)的Eduard Gallardo和Jordi Diaz Manera合作,针对症状轻度至重度的LGMD2B患者进行了肌肉活检。他们发现,脂肪沉积起源于肌纤维之间的细胞外基质间隙,而且沉积程度与疾病严重程度有关。他们在dysferlin-缺乏的实验模型中发现,肌纤维间的脂肪积聚也有类似的进行性增加,预示着疾病的严重程度。此外,肌肉损伤会加速这一过程,导致更多肌肉组织被脂肪代替。
随着研究团队在这个领域的深入探索,Jaiswal预测:“FAPs的积聚和成脂分化是导致dysferlin病变肌肉功能下降的原因。逆转这一过程可能成为LGMD2B治疗方法。LGMD2B是一种目前缺少有效疗法的毁灭性疾病。”
有前景的现有药物包括抗癌药物巴马司他(batimastat),它能抑制细胞外基质酶基质金属蛋白酶。该药能够在体外减少FAP脂肪的合成,并能够在体内减少损伤引发的脂肪形成。实验模型显示巴马司他还能增强肌肉功能。
外文:https://innovationdistrict.childrensnational.org/losing-muscle-to-fat-misdirected-fate-of-a-multipotent-stem-cell-drives-lgmd2b/