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  • 少糖嘅理由+1,新研究表明:高糖环境不利于肌肉修复和维持

    转载:本文来自微信公众号“量子位”(ID:QbitAI),作者:子豪,转载经授权发布。

    葡萄糖,一直被认为是细胞增殖嘅主要能量源,从而能对肌肉修复起到促进作用。

    但係,最新研究却发现,低葡萄糖更有利于肌肉修复

    肌肉修复,是通过肌肉干细胞嘅繁殖来实现嘅,呢种干细胞叫做卫星细胞。

    当肌纤维细胞受损时,骨骼肌卫星细胞会进行繁殖,并同肌纤维细胞融合,这对修复肌肉和维持肌肉质量都十分重要。

    最新研究表明,喺低葡萄糖环境度,骨骼肌卫星细胞嘅增殖能力更好

    少糖嘅理由+1,新研究表明:高糖环境不利于肌肉修复和维持

    在高糖和低糖环境下,卫星细胞增殖能力示意图

    来自东京都立大学嘅团队,采用多个指标进行‌对比分析。

    原代卫星细胞嘅增殖

    研究团队分别使用‌两种不同葡萄糖浓度、包含30%FBS(一种取自牛胚胎嘅血清)嘅培养基进行实验,高浓度和低浓度值分别为19mM和2mM。

    一般嚟讲,人嘅空腹血糖不高于6.1mM;重度糖尿病患者嘅血糖水平在11.1mM以上。

    通过对原代卫星细胞嘅增殖情况进行观察和统计,研究人员发现,喺培养嘅第6天,不同葡萄糖浓度下嘅细胞数量呈现出显著差异:

    少糖嘅理由+1,新研究表明:高糖环境不利于肌肉修复和维持

    在两种葡萄糖培养基中原代卫星细胞嘅增殖

    团队还使用荧光分析,观察Ki67(细胞增殖标志物)阳性细胞所占比例,以及使用免疫印迹法分析Ki67蛋白嘅表达水平:

    少糖嘅理由+1,新研究表明:高糖环境不利于肌肉修复和维持

    Ki67阳性细胞观察、Ki67蛋白表达嘅蛋白质印迹

    结果显示,二者在低糖环境中嘅值均高于高糖环境:

    少糖嘅理由+1,新研究表明:高糖环境不利于肌肉修复和维持

    Ki67阳性细胞占比、蛋白质印迹分析结果

    此外,利用Edu脉冲追踪测定嘅结果表明:低葡萄糖培养基中生长嘅卫星细胞,具有更高嘅EdU阳性细胞数量

    少糖嘅理由+1,新研究表明:高糖环境不利于肌肉修复和维持

    EdU +卫星细胞嘅代表性图像

    呢啲实验数据都指向同一结论:低葡萄糖培养基能促进卫星细胞增殖

    细胞及衍生细胞嘅活性

    由于细胞数量可能受到细胞活力、细胞死亡嘅影响,于是研究团队使用TUNEL分析法,对卫星细胞凋亡情况进行‌评估:

    少糖嘅理由+1,新研究表明:高糖环境不利于肌肉修复和维持

    从图中可以睇到,凋亡细胞嘅百分比在低葡萄糖培养基中更低,这表明低葡萄糖能减少细胞损伤,并维持细胞活力

    不仅咁,衍生嘅成肌细胞在培养后,能融合并表达MHC蛋白,这证明‌佢们还具有分化能力

    少糖嘅理由+1,新研究表明:高糖环境不利于肌肉修复和维持

    卫星细胞嘅成肌状态

    通过对Pax7(重要转录因子)、MyoD(主要嘅生肌决定因子)和肌生成素(分化标志)进行标记和观察,研究人员发现:

    无论是细胞总数,仲要是每种成肌状态嘅细胞数量,喺低糖环境中嘅值都明显更高。

    少糖嘅理由+1,新研究表明:高糖环境不利于肌肉修复和维持

    而且,低糖培养基中Pax7+/MyoD-细胞嘅百分比较高,这表明自我更新嘅卫星细胞,喺体外低糖条件下能更好地存活

    抑制非肌原性细胞嘅增长

    此外,研究人员还观察到,大多数细胞都被非肌肉细胞污染(蓝色),而分化嘅肌肉细胞嘅标志——α-肌动蛋白(绿色)只有少量:

    少糖嘅理由+1,新研究表明:高糖环境不利于肌肉修复和维持

    在高葡萄糖(19mM)培养基度,最终卫星细胞嘅培养总是呈现混合物嘅形式,这是由于样品中第啲类型嘅细胞也在繁殖。

    而在低葡萄糖(2mM)培养基度,实现卫星细胞增殖嘅同时,第啲类型嘅细胞被抑制增殖

    从而为骨骼肌细胞在各种环境中嘅研究,提供‌重要前提——纯净嘅培养物

    葡萄糖之外嘅能量来源

    研究人员还添加‌葡萄糖氧化酶,使培养基达到超低葡萄糖水平(0.1mM),出乎意料嘅系,卫星细胞仍然能够正常增殖,并且同低葡萄糖培养基嘅细胞数相近:

    少糖嘅理由+1,新研究表明:高糖环境不利于肌肉修复和维持

    这表明卫星细胞增殖有第啲能量源

    由于低葡萄糖可能会降低细胞嘅能量水平,因此生物能量代谢调节嘅关键分子——AMP激活嘅蛋白激酶(AMPK),但系能在细胞增殖中起‌作用。

    为此,研究人员进行‌实验,结果表明:AMPK嘅激活在低葡萄糖条件下,唔会促进细胞增殖

    因为FBS本身对细胞存活至关重要,由此推断,氨基酸、脂质和乳酸可能系替代能量源。

    结论

    根据先前嘅研究,AMPK嘅卫星细胞特异性缺失,会降低肌肉再生过程中卫星细胞嘅增殖和成肌能力。

    噉就意味住,AMPK可能通过响应葡萄糖浓度,促进卫星细胞增殖。

    但是实验结果显示,喺有限嘅葡萄糖条件下,AMPK可能不参同促进细胞增殖。

    更重要嘅系,研究表明,喺贴壁培养条件下,当葡萄糖浓度高于8mM时,卫星细胞嘅增殖受到抑制。

    因此研究人员认为,糖尿病患者肌肉萎缩,但系能就是由高血糖导致嘅卫星细胞功能障碍引起嘅。

    呢一研究对点样维持肌肉健康有重要意义,至于低葡萄糖调节卫星细胞增殖嘅机制,仍需进一步研究。

    参考链接:

    [1] 链接[2] 链接[3] 链接

    cantonese.live 足跡 粵字翻譯

    2021-04-12 16:07:14

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