锌促进肌细胞分化激活zip7转运蛋白和AKT信号通路

骨骼肌是一种异质,动态和塑料组织,占成年人类体重的40%。通过收缩和放松,骨骼肌为身体提供运动和稳定性。除了机械功能外,肌肉组织还将代谢作为氨基酸,碳水化合物和基本元素(例如锌或钙)的储层。肌肉质量的改变与肥胖和糖尿病等疾病疾病有关。在正常情况下,肌肉具有显着的再生能力。但是,某些伤害,例如大部分组织的丧失或退化性疾病会影响肌肉自我再生。

肌肉损伤后,骨骼肌的干细胞,卫星细胞,激活并开始复制并发育成肌细胞。之后,成肌细胞融合在一起,起源于分化的多核肌管(图1)。

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图1.在成肌细胞和肌质网中(锌和钙离子的储层)的内质网(锌和钙离子储层的表示)(在肌管中等效)。位于内质网中的锌转运蛋白Zip7将锌转移到细胞质。

传统上,生长因子(细胞用于传输信号的强大分子)用于刺激肌肉再生。但是,它们高剂量用于治疗某些疾病的使用涉及严重的脱靶作用。它们可以影响其他细胞和组织,改变细胞稳态并促进癌症的发展。在这项工作中,我们研究了锌触发肌源分化的作用,以替代使用高剂量的生长因子。先前的研究表明,锌官方manbetx手机版在肌肉组织中很重要,增加了肌细胞增殖并充当细胞内部的次级信使。因此,细胞外信号能够激活锌的细胞内浓度的瞬时变化。这些锌浓度的梯度改变了某些分子开关的活性,例如蛋白激酶。锌激活和肌肉再生所需的最重要的激酶之一是Akt。但是,锌信号如何影响肌肉再生。

在这项工作中,我们表明锌会促进肌细胞增殖,肌管的分化和成熟。我们观察到暴露于锌的成肌细胞显示出更高的融合比,导致多核细胞和较厚的肌管。我们还观察到细胞的肌原分化与锌管理之间的直接关系。分化的肌管更好地抵抗了高浓度的锌(与未分化的成肌细胞相比),并显示出更高浓度的细胞内锌。此外,在高浓度的锌刺激后获得的成熟肌管积聚了锌,因此我们假设它们作为锌储存剂的功能。

之后,我们研究了锌转运蛋白zip7在观察到的锌介导作用中的作用。该转运蛋白将锌从细胞内的矿藏到细胞质。虽然在单核细胞中,Zip7的存在在核周围,而在多核蛋白管中,Zip7的分布沿着肌管肌管管,沿着肌细胞和肌细胞中的内质网的分布,在肌细胞中,在肌管中的肌肉质网中(图1)。

我们的研究表明,锌通过锌刺激转运蛋白zip7引起的锌触发的增强肌源分化(图2)。

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图2.锌激活的信号传导机制的表示,增强了成肌细胞中的肌源性分化。

为了证明锌转运蛋白zip7的相关性,我们通过RNA干扰降低了Zip7的表达,阻碍了新的Zip7蛋白的合成。因此,我们观察到AKT信号传导和肌原分化的显着降低,以及降低的多核细胞比率,从而证明了Zip7蛋白在锌介导的肌细胞分化和肌管成熟的诱导中的作用。

我们建议锌作为刺激肌肉再生的活性元素,以替代生长因子的使用。

Hayk Mnatsakanyan1,,,,帕特里夏·里科(Patricia Rico)1,2,,,,ManuelSalmerón-Sánchez1,2,3
1生物材料和组织工程中心(CBIT)政治大学,西班牙瓦伦西亚
2生物工程,生物材料和纳官方manbetx手机版米医学(Ciber-BBN)的生物医学研究网络中心,西班牙瓦伦西亚
3细胞微环境中心。格拉斯哥大学格拉斯哥大学工程学院生物医学工程系,英国格拉斯哥G12 8LT

出版物

锌摄取通过ZIP7转运蛋白和AKT信号转导途径的激活促进肌细胞分化。
Mnatsakanyan H,Serra RSI,Rico P,Salmerón-SánchezM
SciRep。20189月11日

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