科学家发现骨骼肌细胞分泌的一种蛋白质可增强肌肉生长和力量

科学家发现骨骼肌细胞分泌的一种蛋白质可增强肌肉生长和力量肌动素是由骨骼肌细胞分泌的小蛋白。它们具有广泛的功能，并可能作用于其制造地附近和远处的细胞。关于肌动蛋白如何影响细胞过程的全面描述还很不清楚，但人们相信它们在与运动有关的身体功能中发挥着重要作用，特别是在维护肌肉组织方面。由东京都立大学副教授YasukoManabe领导的一个团队一直在研究肌动素如何影响肌肉细胞的行为。通过广泛的实验，他们发现一种被称为血小板源性生长因子亚单位B，或PDGF-B的肌动素，是由骨骼肌以构成性方式分泌的，即没有任何刺激。为了了解它所起的作用，他们采集了肌细胞，即继续分化为肌肉纤维的前体细胞，并将其暴露于PDGF-B。他们能够清楚地表明，PDGF-B诱导了成肌细胞的更大增殖。骨骼肌细胞分泌的PDGF-B不仅能增强细胞增殖，还能增强伴随收缩功能的肌肉肥大。资料来源：东京都立大学奇怪的是，他们还发现PDGF-B影响了已经分化的细胞。他们又采集了肌管，这是肌肉纤维的一个发育阶段，并将它们暴露在相同的肌动素中。以这种方式处理的肌管明显表现出更多的成熟，在显微镜下明显增加直径。它们还表达了更多的肌球蛋白重链，这是肌球蛋白结构的一个关键部分，是负责肌肉收缩的分子马达。使用最近开发的一种基于观察肌管对电脉冲的反应的技术，这被证明直接对应于收缩强度的增加。因此，PDGF-B不仅有助于制造更多的肌肉，而且使它们更强壮。但这并不意味着这两个过程是以一种杂乱无章的方式加速的。他们注意到肌管和肌细胞之间的PDGF-B信号通路存在微妙的差异；该团队认为这些差异可能涉及到细胞从增殖阶段切换到成熟阶段的过程。该团队的工作清楚地表明，PDGF-B参与了肌肉再生，并构成了开发有效治疗肌肉损伤和萎缩以及改善肌肉性能的方案的一个巨大飞跃。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1346287.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1346287.htm

新型生物墨水促进3D打印肌肉组织的生长和再生

新型生物墨水促进3D打印肌肉组织的生长和再生生成类似本地的肌肉组织是一项棘手的工作。肌肉组织由多种不同类型的细胞组成，肌肉周围的环境受复杂的生化和生物力学途径调节，包括炎性细胞因子和生长因子，它们能维持内部稳定并支持组织修复。目前，修复因创伤、疾病或手术而受伤或丧失的肌肉需要将健康的肌肉转移到受影响的部位，这种技术称为自体转移。这种方法并不理想，因为它会对取自健康组织的部位产生负面影响，而且神经支配不良等并发症也会阻碍肌肉功能的恢复。现在，洛杉矶寺崎生物医学创新研究所（TIBI）的研究人员发明了一种新型改良生物墨水，用于增强3D打印骨骼肌结构，克服自体转移的局限性。正常骨骼肌的发育是一个渐进的过程，它依赖于肌母细胞（肌肉细胞前体）融合在一起形成肌管，最终成为肌肉纤维。这一过程被称为肌生成。因此，在肌肉工程中，确保成熟的肌肉细胞在结构上排列整齐并提高其存活率，从而保持其功能至关重要。为了模拟肌肉生成，研究人员利用了他们专门配制的生物墨水中的一种关键成分：胰岛素样生长因子-1（IGF-1），这是一种分子结构类似于胰岛素的激素，与生长激素一起对骨骼和组织的正常生长发育至关重要。这种生物墨水由一种名为明胶甲基丙烯酰（GeIMA）的生物相容性明胶基水凝胶、成肌细胞和涂有IGF-1的聚乳酸丙烯酸酯（PLGA）微粒组成，目的是在微粒降解时缓慢释放激素。聚乳酸-聚乙二醇酸（PLGA）具有持续释放特性、低毒性和生物相容性，是最有效的可生物降解聚合物纳米颗粒之一。生物墨水的对照版本不含IGF-1。研究人员发现，生物打印肌肉构建体三天后，肌母细胞仍然存活，证实打印过程没有损伤细胞。他们观察到肌母细胞排列增强，肌母细胞融合形成肌管，在含有IGF-1的构建体中，肌管明显更长更宽。在PLGA/IGF-1条件下，肌管覆盖了25%的面积，而在对照条件下，这一比例不到16%。如下视频所示，在生物打印后10天左右，成型组织开始自发收缩，收缩力足以撼动水凝胶基底。在含有持续释放的IGF-1的区域，收缩的幅度明显更大。研究人员随后将三维打印的肌肉结构植入小鼠体内。六周后，接受了IGF-1持续释放构建体的小鼠显示出最多的肌肉组织再生。他们总结说，这项研究的结果有力地表明，他们的新型生物墨水可以形成一种与原生肌肉组织非常相似的收缩三维结构。"IGF-1的持续释放促进了肌肉细胞的成熟和排列，这是肌肉组织修复和再生的关键一步，"该研究的通讯作者AliKhademhosseini说。"利用这种策略治疗性地创建功能性收缩肌肉组织具有巨大潜力。"该研究发表在《大分子生物科学》（MacromolecularBioscience）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380579.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1380579.htm

新研究揭示了为什么我们的肌肉会随着年龄增长而衰弱

新研究揭示了为什么我们的肌肉会随着年龄增长而衰弱该图谱发表在《自然-衰老》（NatureAging）杂志上，它发现了新的细胞群，可以解释为什么一些肌肉纤维比其他肌肉纤维衰老得更快。它还确定了肌肉对抗衰老的补偿机制。这些发现为未来的疗法和干预措施提供了途径，以改善肌肉健康和老年人的生活质量。这项研究是国际"人类细胞图谱"计划的一部分，该计划旨在绘制人体每种细胞类型的图谱，从而改变人们对健康和疾病的认识。随着年龄的增长，我们的肌肉会逐渐变弱。这会影响我们进行站立和行走等日常活动的能力。对某些人来说，肌肉流失会加剧，导致跌倒、行动不便、丧失自主能力，并引发一种叫做"肌肉疏松症"的病症。人们对肌肉随时间衰弱的原因仍然知之甚少。在这项新研究中，威康桑格研究所和中国中山大学的科学家们利用单细胞和单核测序技术以及先进的成像技术，分析了来自17个年龄在20岁至75岁之间的人的肌肉样本。研究小组发现，在来自老年样本的肌肉干细胞中，控制核糖体（负责生产蛋白质）的基因活性较低。随着年龄的增长，这损害了细胞修复和再生肌肉纤维的能力。此外，这些骨骼肌样本中的非肌肉细胞群产生了更多的促炎分子CCL2，将免疫细胞吸引到肌肉中，加剧了与年龄相关的肌肉退化。此外，还观察到与年龄有关的一种特定快肌肌纤维亚型的损失，这种肌纤维亚型是肌肉爆发力的关键。不过，他们首次发现了肌肉的几种补偿机制，似乎可以弥补这种损失。这些机制包括慢速肌纤维转而表达失去的快速肌纤维亚型的特征基因，以及剩余快速肌纤维亚型的再生增加。研究小组还在肌肉纤维中发现了特殊的细胞核群，它们有助于重建随着年龄增长而衰退的神经和肌肉之间的连接。研究小组在实验室培育的人类肌肉细胞中进行的基因敲除实验证实了这些细胞核在维持肌肉功能方面的重要性。这项研究的第一作者、威康桑格研究所的VeronikaKedlian说："我们采用无偏见、多方面的方法来研究肌肉衰老，结合不同类型的测序、成像和调查，揭示了以前未知的衰老细胞机制，并突出了有待进一步研究的领域"。该研究的资深作者、中国广州中山大学的张洪波教授说："在中国、英国和其他国家，我们都有老龄化人口，但我们对老龄化过程本身的了解却很有限。我们现在可以详细了解肌肉如何在衰老的影响下尽可能长时间地保持功能。"这项研究的资深作者、威康桑格研究所（WellcomeSangerInstitute）的莎拉-泰克曼（SarahTeichmann）博士是人类细胞图谱的创始人之一："通过人类细胞图谱，我们正在以前所未有的方式详细了解人体，从人类发育的最初阶段一直到老年。有了这些对骨骼肌健康老化的新认识，世界各地的研究人员现在可以探索如何对抗炎症、促进肌肉再生、保护神经连接等。这样的研究发现对于制定治疗策略，促进后代更健康地步入老年有着巨大的潜力。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428050.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1428050.htm

限制时间的饮食可能是肥胖相关肌肉功能障碍的关键所在

限制时间的饮食可能是肥胖相关肌肉功能障碍的关键所在这个过程由两条途径激活：一条是由胰岛素刺激，另一条是由肌肉收缩。肥胖引起的肌肉功能障碍会干扰这一代谢过程，导致胰岛素抵抗和低能量水平。研究表明，时间限制性喂养（TRF）可以防止肥胖和由该疾病引起的肌肉功能障碍。尽管这些好处背后的方法还不太清楚。在一项新的研究中，研究人员考察了TRF--一种旨在减轻体重的自然、非药物干预措施如何影响肥胖的果蝇（Drosophilamelanogaster）。果蝇是用于遗传研究的完美选择，因为它们共享75%的导致人类疾病的基因。这项研究由阿拉巴马大学伯明翰分校的研究人员领导，研究了TRF如何改善骨骼肌表现的遗传机制。果蝇被置于普通或高脂肪饮食下。给予高脂肪饮食的苍蝇被允许每天24小时进食，而TRF苍蝇每天只能获得12小时的高脂肪饮食。研究人员通过飞行测试的方式检查了苍蝇的飞行肌肉，并分析了它们的肌肉组织、基因表达和代谢。研究人员发现，经历了TRF的肥胖果蝇显示出改善了肌肉性能，减少了肌肉内脂肪，并降低了胰岛素抵抗的标志物水平。同时，与甘氨酸（一种对人类代谢很重要的非必需氨基酸）的生产和使用有关的基因有所增加（上调），参与制造甘油三酯（一种在血液中发现的脂肪类型）过程的酶有所减少。当我们吃东西时，我们的身体将未使用的热量转化为甘油三酯。高甘油三酯与动脉硬化（动脉硬化）有关，这增加了心脏病发作、心脏疾病和中风的风险。该研究的通讯作者GirishMelkani博士说："肥胖症的流行仍然是一个世界范围内不断增长的问题，与破坏性的医疗保健和经济负担有关。肥胖症与各种合并症有关，特别是高热量饮食和遗传倾向。这项研究阐明了时间限制性喂养对肥胖引起的骨骼肌功能障碍和代谢损伤的保护作用背后的潜在机制"。该研究结果可能会导致对TRF的进一步研究，以更好地了解其在恢复肌肉功能方面的好处，为肥胖引起的肌肉和代谢功能障碍的自然和可负担的替代治疗铺平道路。该研究发表在《自然通讯》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1347935.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1347935.htm

新研究显示 年轻棒球运动员是肘部受伤的高危人群

新研究显示年轻棒球运动员是肘部受伤的高危人群最近的一项研究显示，青少年棒球运动员，尤其是骨骼尚未完全成熟的运动员，肘部疼痛和受伤的风险较高。这项研究是最近在北美放射学会年会上发表的，它强调了棒球投掷的重复性强力运动如何对这些年轻运动员肘部发育中的骨骼、关节和肌肉造成巨大压力。这种易感性主要是由于他们的骨骼正在生长发育。研究报告的合著者、宾夕法尼亚州费城儿童医院（CHOP）放射学矫形外科研究学者、理学学士范丹-帕特尔（VandanPatel）说："当我们看到棒球运动员，甚至是少棒棒球运动员在日常训练和比赛中所承受的力量时，就会明白为什么肘部损伤在这个群体中如此常见。"肘部疼痛的发病率据最新估计，20%到40%年龄在9到12岁之间的青少年棒球运动员在赛季中至少有一次抱怨肘部疼痛。骨骼尚未发育成熟的儿童都有生长板，生长板是由软骨构成的骨骼区域，软骨是一种橡胶弹性结缔组织，可使骨骼随着年龄的增长而生长并改变形状。生长板比周围的肌肉和骨骼薄弱，容易受伤，可能导致可逆的变化或永久性畸形。当生长板闭合，不再制造骨骼（或生长）时，骨骼就成熟了。这通常发生在青春期结束时，女孩一般在13-15岁左右，男孩一般在15-17岁左右。肘部图像。左侧图像（10岁男孩）中，生长板尚未融合。右图（15岁男孩），生长板已经融合。图片来源：RSNA/放射学核磁共振检查的启示在这项回顾性研究中，研究人员查看了130名因肘部疼痛接受评估的青少年球员（18岁及以下）的肘部MRI检查结果。核磁共振成像是确定关节问题的理想方法，因为它可以无创显示软组织（软骨、肌腱和韧带）和骨骼的横截面细节。"我们进行这项研究是为了更好地了解肘部疼痛的青少年棒球运动员可能出现的损伤模式，"资深作者、CHOP放射科肌肉骨骼成像部主任、医学博士、医学硕士阮杰（JieC.Nguyen）说。"组织的脆弱性以及受伤的危险部位会随着生长和成熟而发生变化。年轻球员与年长球员受伤的情况不同。我们希望这些数据能帮助我们不断改进和个性化护理当前和未来几代青少年棒球运动员"。本研究组患者的平均年龄为13.9岁，其中包括115名男孩和15名女孩。患者打棒球的频率从每天一次到娱乐性的都有。两名放射科医生独立审查了核磁共振成像检查结果，对每位患者肘部的骨骼成熟度和不同检查结果进行了分类。他们将85名患者划分为骨骼成熟型，45名患者划分为骨骼不成熟型。骨骼发育不成熟的球员最常见的核磁共振检查结果包括关节周围积液、生长板附近的应力损伤、骨折和骨软骨松解症（OCD）病变，骨软骨松解症是指一块骨头和覆盖的软骨受伤并脱落，导致活动范围减小，成年后有过早患骨关节炎的风险。相反，在骨骼发育成熟的球员中，损伤模式会从生长板转移到软组织。这些球员最常见的症状是肱三头肌腱膜炎--连接肱三头肌和肘部骨骼的肌腱拉伤、受刺激或撕裂，以及尺侧副韧带附着的肘部骨骼区域积液。尺侧韧带位于肘部内侧，有助于稳定肘部。需要手术的损伤需要进行手术的损伤包括关节内体（关节内的小碎片）和不稳定的OCD。帕特尔说："在骨骼尚未发育成熟的儿童中，9名患者（11%）有关节内碎块，19名患者（22%）有OCD病变。"研究人员希望，这项研究的结果将有助于识别打棒球儿童的肘部损伤，并根据骨骼成熟度进行个性化治疗。"这一信息不仅对医生，而且对家长和球队教练都至关重要，因为他们都为这些孩子提供了重要的支持，减少了伤害并防止了球场内外的永久性损伤，"共同作者、CHOP骨科运动医学和表现中心主任、医学博士TheodoreJ.Ganley说。"作为父母、看护人和教练，必须了解这些发现，以确保在棒球赛季中不会忽视疼痛症状"。虽然他们确实发现受伤的发生率与长时间的比赛有关，但研究人员表示，还需要进一步的研究来确定到底哪些损伤与其他损伤相比更依赖于时间。帕特尔说："这并不意味着肘部受伤在棒球比赛中是不可避免的。只要有正确的技术和适当的休息，这些伤害就有可能避免。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1402811.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1402811.htm

谷蛋白可以模仿真实肉类的质地和成分 助力人造肉生产

谷蛋白可以模仿真实肉类的质地和成分助力人造肉生产此外，价格低廉的植物蛋白可以作为这些细胞培养物的基础。最近发表在《ACS生物材料科学与工程》（ACSBiomaterialsScience&Engineering）上的研究结果表明，非过敏性小麦蛋白谷蛋白能成功培养出横纹肌层和扁平脂肪层，将它们结合在一起可产生类似肉类的质地。培养细胞需要一个基质或支架来粘附，以生产实验室培育的肉类。植物蛋白可食用、含量丰富且价格低廉，因此是很有吸引力的支架候选材料。此前的研究表明，由麸质蛋白制成的植物薄膜是培养牛骨骼肌细胞的成功基质。但是，要使这种技术生产出有希望的肉类替代品，肌肉细胞需要形成排列整齐的纤维，与真实组织的质地相似。此外，三维结构中还需要加入脂肪，以复制传统肉制品的成分。麸质蛋白是麸质中的一种蛋白质，患有乳糜泻或对麸质蛋白敏感的人通常不会对这种蛋白质产生反应，为了利用麸质蛋白的这一优势，姚雅、约翰-袁、李春梅、大卫-卡普兰及其同事希望用它来开发基于植物的薄膜，以培育有质感的肌肉细胞和脂肪层。研究人员从小麦麸质中分离出谷蛋白，并形成了平面和脊状图案的薄膜。然后，他们将发育成骨骼肌的小鼠细胞沉积在蛋白质基底上，并将细胞覆盖的薄膜培养两周。细胞在平膜和脊膜上生长和增殖。不出所料，与在明胶制成的对照薄膜上生长的细胞相比，谷蛋白薄膜的性能要差一些，但这也足够了。研究人员说，还需要进一步改进细胞附着在植物基薄膜上的方式，以接近在动物源生物材料上的生长情况。在培养的第二周，图案化薄膜上的细胞形成了长长的平行束，再现了动物肌肉的纤维结构。通过在植物蛋白基底中加入脊，培养的肌肉细胞以模仿动物肌肉纤维排列的模式生长。来源：改编自《ACS生物材料科学与工程》2024期，DOI:10.1021/acsbiomaterials.3c01500在另一项试验中，将产生脂肪组织的小鼠细胞沉积在平整的谷蛋白薄膜上。在培养期间，随着细胞的增殖和分化，它们产生了可见的脂质和胶原蛋白沉积。附着在可食用谷蛋白薄膜上的培养肉和脂肪层可以堆叠起来，形成类似肉类的三维替代蛋白质。研究人员说，由于谷蛋白材料基底支持纹理动物肌肉和脂肪层的生长，因此它可用于制造更逼真的培养肉制品。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1421001.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1421001.htm