Genes & Devel：揭示昼夜节律钟和肌肉修复之间的新型关联

2022年3月6日 讯 /生物谷BIOON/ --组织再生的过程是以发育定时的方式所进行的，然而昼夜节律在其中发挥的作用研究人员却知之甚少；近日，一篇发表在国际杂志Genes & Development上题为“BMAL1 drives muscle repair through control of hypoxic NAD+ regeneration in satellite cells”的研究报告中，来自美国西北大学Feinberg医学院等机构的科学家们通过研究发现了一种新型机制，其或能将昼夜节律控制的细胞代谢和再生与受损后的肌肉修复联系起来。

昼夜节律钟，即机体中调节休息和觉醒状态的内部24小时时钟，其发生紊乱或与不同代谢性疾病的病理学表现有关，包括糖尿病和肥胖等；然而，有关与组织再生和肌肉修复关系的研究目前仍然较少。这篇研究报告中，研究人员调查了成年肌肉干细胞昼夜节律钟在控制小鼠急性缺血损伤后的肌肉再生组织修复上所扮演的关键角色，他们锁定了一种名为Bmal1的蛋白，并旨在识别出该蛋白在肌肉干细胞和更好的肌肉修复上所发挥着的具体作用。

研究者Peek说道，Bmal1能控制基因表达的节律，包括那些参与调节睡眠、活动、激素和代谢的基因等。与不活跃或休息状态的小鼠相比，当小鼠活跃或清醒时，其在损伤后的肌肉修复上的效果或许更好，此外，肌肉干细胞中Bmal1蛋白的缺失或会损伤肌肉的再生。随后研究人员利用代谢组学技术研究了体内约1万个激活的肌肉干细胞和培养的成肌细胞或过早成熟的肌肉细胞，结果发现，Bmal1的缺失会减少受伤后第三天激活的肌肉干细胞的数量。

此外，Bmal1的缺失还会损伤肌肉干细胞对受伤后所出现的缺氧状态的反应，Bmal1的缺失还会导致糖酵解水平下降，或细胞中所产生能量的水平下降。增加Bmal1缺失的成肌细胞中NAD+的水平或能恢复肌肉干细胞的增殖和成肌细胞的形成，NAD+是一种对机体所有代谢过程非常中啊哟的辅酶。

图片来源：http://genesdev.cshlp.org/content/36/3-4/149

本文研究中，研究者发现，将氧化还原代谢物NAD+恢复到昼夜节律钟紊乱的干细胞中或许就能恢复正常的细胞增殖和肌肉纤维的形成，这一点让研究人员非常激动，因为其表明，NAD+的恢复或许能抵消一天中错误时间里肌肉受损所产生的影响，目前研究人员非常感兴趣研究肌肉干细胞昼夜节律钟和NAD+调节对运动后肌肉修复和生长的影响，以及肌肉干细胞时钟在衰老过程中对肌肉修复的重要性。

综上，本文研究结果表明，研究人员识别出肌肉干细胞昼夜节律钟或能通过控制NAD+驱动的损伤反应，来作为氧气依赖的成肌细胞命运和肌肉修复过程的一个关键调节子。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Pei Zhu, Noah X. Hamlish, Abhishek Vijay Thakkar,BMAL1 drives muscle repair through control of hypoxic NAD+ regeneration in satellite cells, Genes & Development (2022). DOI:10.1101/gad.349066.121