如何促进肌肉再生和组织重建

在2021年5月25日发表的一项研究中，在自然通讯研究人员发现，使用这些化合物可以通过激活肌肉细胞的前体，即肌源性祖细胞，来促进小鼠肌肉细胞的再生。尽管在将这种方法应用于人类之前还需要做更多的工作，但这项研究让我们深入了解了与肌肉再生和生长相关的潜在机制，有朝一日可以帮助运动员和老年人更有效地再生组织。

该论文的资深作者、索尔克大学教授胡安·卡洛斯·伊兹皮苏亚·贝尔蒙特说:“这些祖细胞的丧失与年龄相关的肌肉退化有关。”“我们的研究揭示了能够加速肌肉再生的特定因素，以及这种情况发生的机制。”

研究中使用的化合物通常被称为山中因子，以发现它们的日本科学家命名。山中因子是一种蛋白质的组合(称为转录因子)，它控制着DNA如何被复制并翻译成其他蛋白质。在实验室研究中，它们被用来将皮肤细胞等特化细胞转化为更像干细胞的多能细胞，这意味着它们有能力变成许多不同类型的细胞。

“我们的实验室之前表明，这些因素可以使活动物的细胞恢复活力，促进组织再生，”第一作者、伊兹皮苏亚·贝尔蒙特实验室的博士后王超说。“但这是如何发生的，此前人们并不知道。”

肌肉再生是由肌肉干细胞介导的，也称为卫星细胞。卫星细胞位于结缔组织(基底层)和肌肉纤维(肌纤维)之间的小生境。在这项研究中，研究小组使用了两种不同的小鼠模型来确定添加Yamanaka因子后肌肉干细胞特异性或生态位特异性的变化。他们把注意力集中在年轻的老鼠身上，以研究独立于年龄的因素的影响。

在肌纤维特异性模型中，他们发现添加山中因子可以通过降低小生态位中一种名为Wnt4的蛋白质水平来加速小鼠的肌肉再生，而Wnt4反过来又激活了卫星细胞。相比之下，在卫星细胞特异性模型中，Yamanaka因子没有激活卫星细胞，也没有改善肌肉再生，这表明Wnt4在肌肉再生中起着至关重要的作用。

Roger Guillemin主席Izpisua Belmonte说，这项研究的观察结果最终可能导致针对Wnt4的新治疗方法。

他说:“我们的实验室最近开发了新的基因编辑技术，可用于加速受伤后的肌肉恢复，改善肌肉功能。”“我们有可能利用这项技术直接降低骨骼肌中Wnt4的水平，或者阻断Wnt4与肌肉干细胞之间的交流。”

研究人员还在研究其他使细胞恢复活力的方法，包括使用mRNA和基因工程。这些技术最终可能导致促进组织和器官再生的新方法。