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Sci Transl Med | 解决多年难题,运动能更长寿健康:运动能让骨骼更“年轻”

枫叶 iNature 2022-04-27


编者按


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骨骼肌在运动时表现出显著的可塑性,也是受衰老影响最大的器官之一。尽管强有力的证据表明衰老与快肌纤维(II 型)的丧失有关,但其潜在机制仍有待阐明。

2021年12月8日,挪威科技大学MARTIN WOHLWEND等人在Science Translational Medicine 在线发表题为“The exercise-induced long noncoding RNA CYTOR promotes fast-twitch myogenesis in aging”的研究论文,该研究鉴定了一种运动诱导的长链非编码 RNA CYTOR,其运动反应性在人类和啮齿动物中是保守的。小鼠肌源性祖细胞中的 Cytor 过表达通过促进快肌细胞命运来增强肌源性分化,而 Cytor 敲低会降低成熟 II 型肌管的表达。小鼠衰老后骨骼肌 Cytor 表达降低,并且需要年轻小鼠中的 Cytor 表达来维持适当的肌肉形态和功能。在老年小鼠中,使用腺相关病毒血清型 9 传递 CRISPRa 来挽救内源性 Cytor 表达,逆转了与年龄相关的 II 型纤维减少并改善了肌肉质量和功能。

在人类中,CYTOR 表达与 II 型亚型表达相关,并在老年成肌细胞中降低。由位于 CYTOR 骨骼肌增强子元件内的因果顺式表达数量性状基因座介导的 CYTOR 表达增加与来自赫尔辛基出生队列研究的老年人 6 分钟步行表现的改善有关。在老年人类供体成肌细胞中使用 CRISPRa 直接 CYTOR 过表达,增强了 II 型肌球蛋白同种型的表达。从机制上讲,Cytor 通过结合并因此隔离 Tead1,降低了转录因子 Tead1 结合基序的染色质可及性和占用率。总之,该研究发现长链非编码 RNA Cytor 是衰老过程中快速肌生成的调节剂。




骨骼肌是受衰老影响最大的器官之一,估计老年人每年损失约 1% 的肌肉质量和 3% 的肌肉力量,导致衰老期间肌肉质量的累积净损失超过 30%。肌肉减少症是一种最近被世界卫生组织认定为疾病的退行性综合征,其定义为骨骼肌质量和功能随着年龄的增长而逐渐恶化。估计在一般人群中的患病率为 10%,随着人口老龄化,这个数字可能会增加,肌肉减少症已经是导致老年人虚弱、丧失独立性和生活质量降低的主要原因之一,并构成全因死亡率的危险因素。
虽然骨骼肌老化已被证明主要影响快速收缩的 II 型肌纤维,但没有针对老化的 II 型肌纤维的药理学或遗传策略。与人类和啮齿动物的 I 型肌纤维相比,有氧 IIa 型和糖酵解 IIb 型肌纤维的数量和纤维面积随着年龄的增长而减少,从而导致肌肉质量和力量的年龄损失。更全面地了解参与 II 型肌生成的分子参与者可以促进药物的开发,以治疗肌肉功能下降和衰老过程中的质量下降。
运动是众所周知的肌肉质量和功能调节剂,可调节年轻人和老年人,并且已被证明可以预防和改善肌肉减少症。运动介导的老年肌肉质量和力量维持主要归功于促进 II 型肌纤维。然而,运动介导的衰老肌肉中 II 型纤维生物发生的机制尚未得到很好的阐明。
运动诱导 lncRNA CYTOR 在人类和啮齿动物骨骼肌中的表达(图源自Science Translational Medicine  )
非编码基因组包括转录的多聚腺苷酸化 RNA 分子,其长度大于 200 个碱基对 (bp),并且与多个细胞过程的调节相关,包括细胞可塑性和染色质调节 。这些转录但未翻译的基因被称为长链非编码 RNA (lncRNA)。lncRNA 的转录被认为在空间和时间上受到严格调控 。据报道,许多 lncRNA 会影响肌肉成熟过程,包括 lncRNA Syisl 和 LincMyoD等。骨骼肌会因运动和衰老而发生大量调节,但长链非编码 RNA (lncRNA) 在这些过程中的作用尚未得到充分研究。
该研究鉴定了一种运动诱导的长链非编码 RNA CYTOR,其运动反应性在人类和啮齿动物中是保守的。小鼠肌源性祖细胞中的 Cytor 过表达通过促进快肌细胞命运来增强肌源性分化,而 Cytor 敲低会降低成熟 II 型肌管的表达。小鼠衰老后骨骼肌 Cytor 表达降低,并且需要年轻小鼠中的 Cytor 表达来维持适当的肌肉形态和功能。在老年小鼠中,使用腺相关病毒血清型 9 传递 CRISPRa 来挽救内源性 Cytor 表达,逆转了与年龄相关的 II 型纤维减少并改善了肌肉质量和功能。
在人类中,CYTOR 表达与 II 型亚型表达相关,并在老年成肌细胞中降低。由位于 CYTOR 骨骼肌增强子元件内的因果顺式表达数量性状基因座介导的 CYTOR 表达增加与来自赫尔辛基出生队列研究的老年人 6 分钟步行表现的改善有关。在老年人类供体成肌细胞中使用 CRISPRa 直接 CYTOR 过表达,增强了 II 型肌球蛋白同种型的表达。从机制上讲,Cytor 通过结合并因此隔离 Tead1,降低了转录因子 Tead1 结合基序的染色质可及性和占用率。总之,该研究发现长链非编码 RNA Cytor 是衰老过程中快速肌生成的调节剂。
参考消息:
https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.abc7367


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