重大進(jìn)展！揭示不同的肌纖維在組織再生中起著的不同作用
發(fā)布時(shí)間：2017-11-24
在一項(xiàng)新的研究中，來自美國麻省理工學(xué)院懷特海德生物醫(yī)學(xué)研究所的研究人員闡明了不同的肌肉細(xì)胞類型在協(xié)調(diào)組織再生過程中所起的重要作用。他們揭示出在一種扁形蟲中，一種肌纖維類型是觸發(fā)啟動組織再生程序的基因活性所必需的。值得注意的是，在缺乏這種肌纖維類型的情況下，再生無法進(jìn)行。他們報(bào)道，另一種肌纖維類型也是為再生的組織提供正確的再生模式（比如形成一個(gè)頭而不是兩個(gè)）所必需的。相關(guān)研究結(jié)果于2017年11月22日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Orthogonal muscle fibres have different instructive roles in planarian regeneration”。
論文通信作者、懷特海德生物醫(yī)學(xué)研究所研究員、麻省理工學(xué)院生物學(xué)教授、霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員Peter Reddien說，“器官和組織再生的關(guān)鍵奧秘之一就是動物如何啟動導(dǎo)致再生的所有細(xì)胞步驟和分子步驟？令人吃驚的是，我們揭示出一種分子程序---它協(xié)助提供在遭受損傷后啟動適當(dāng)?shù)慕M織再生所需的分子信息---在一種肌纖維類型中發(fā)揮作用，從而有助解決解答這個(gè)問題?！?/span>
十多年來，Reddien和他的實(shí)驗(yàn)室一直在研究一種被稱作真渦蟲（planarian）的小型扁形蟲中的促進(jìn)再生的生物學(xué)機(jī)制。這種扁形蟲具有一些令人印象深刻的再生能力：當(dāng)被切成兩段時(shí)，每段能夠再生形成兩個(gè)完整的有機(jī)體所需的身體部分。在之前的研究中，Reddien團(tuán)隊(duì)鑒定出一組始終開啟的被稱作位置控制基因（position control gene, PCG）的基因，這些基因給細(xì)胞提供區(qū)域特異性的指令，就像一組GPS坐標(biāo)那樣告訴細(xì)胞它們在體內(nèi)的位置，和需要再生哪種身體部分。有趣的是，這些基因在真渦蟲的肌肉細(xì)胞中是有活性的，這提示著肌肉可能在這種再生過程中發(fā)揮著重要的作用。
Reddien說，“這一發(fā)現(xiàn)提出了很多關(guān)于肌肉如何參與這一過程的問題。”
在真渦蟲中，存在著幾種肌肉細(xì)胞類型。為了評估這些不同的肌肉細(xì)胞類型在再生中的作用，論文**作者Lucila Scimone和她的同事們需要一種選擇性地移除它們的方法。myoD是一種在縱向肌纖維中特異性發(fā)現(xiàn)的基因，當(dāng)受到抑制時(shí)，這些縱向肌纖維不會形成。類似地，nkx1-1基因是圓形肌纖維的生物標(biāo)志物，當(dāng)它的功能下降時(shí)，這些圓形肌纖維不會產(chǎn)生。利用這兩種基因，他們能夠測試**這些不同的肌肉細(xì)胞類型對再生的影響。
令人吃驚的是，當(dāng)縱向肌纖維被移除時(shí)，這些結(jié)果是顯著的：這種扁形蟲能夠非常正常地生活，但是當(dāng)遭受損傷時(shí)，它們不能夠再生缺失的部分。
Scimone說，“這是一種令人吃驚的結(jié)果---它告訴我們這些縱向肌纖維從一開始就是協(xié)調(diào)這種再生程序所必需的。”
當(dāng)這些研究人員更加深入地研究這一發(fā)現(xiàn)時(shí)，他們了解到當(dāng)這些縱向肌纖維缺失時(shí)，兩種至關(guān)重要的基因的功能受到破壞。這兩種被稱作notum和follistatin的基因以它們在再生中的作用而為人所知，在組織遭受損傷后，它們分別控制著真渦蟲的頭部和尾部再生和持續(xù)的細(xì)胞增殖。
除了這些縱向肌纖維的重要作用之外，這些研究人員也揭示出圓形肌纖維發(fā)揮著的一種關(guān)鍵作用。當(dāng)這些圓形肌纖維缺失時(shí)，真渦蟲能夠再生缺失的身份部分，但是這種再生模式是異常的，比如再生出兩個(gè)頭部而不是一個(gè)。
這些結(jié)果強(qiáng)調(diào)了肌肉在指導(dǎo)這種組織再生程序中發(fā)揮著一種重要的之前未被認(rèn)識到的作用。這些研究人員將繼續(xù)研究不同的肌肉類型在真渦蟲再生中所起的作用，而且也探究了具有再生能力的其他動物是否具有一種類似的肌肉定位程序來提供位置信息。
Reddien說，“只有首先了解是什么機(jī)制讓真渦蟲等一些動物如此出色地完成再生和修復(fù)傷口，人們才能理解是什么限制了人類的這種再生和修復(fù)的能力。”
