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Redox Biology : DNA修复代谢产物可以治疗骨骼肌损伤

来源:100医药网原创 2023-03-28 10:39

骨骼肌重塑是维持肌肉内环境平衡和运动能力的关键。在小鼠和人类中,肌肉重塑反应在体育锻炼后迅速开始,从而产生ROS,而线粒体是骨骼肌收缩期间ROS的主要来源之一。

骨骼肌重塑是维持肌肉内环境平衡和运动能力的关键。在小鼠和人类中,肌肉重塑反应在体育锻炼后迅速开始,从而产生ROS,而线粒体是骨骼肌收缩期间ROS的主要来源之一。体育运动导致的ROS氧化蛋白质、脂肪和核酸;然而,ROS被认为有利于肌肉适应,包括增加生成、提高线粒体生物合成和氧化还原平衡。

运动产生的代谢物,如外源物质、肽、核苷酸、脂类、氨基酸、辅因子和维生素、碳水化合物被认为是信号分子。然而,运动诱导的DNA氧化损伤以及修复代谢物如何影响运动后的肌肉重塑还知之甚少。

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近日,来自东北师范大学的研究者们在Redox Biology杂志上发表了题为 DNA repair byproduct 8-oxoguanine base promotes myoblast differentiation 的文章,该研究不仅表明DNA修复代谢产物8-oxoG作为肌肉重塑的信号实体并有助于骨骼肌运动诱导的适应,而且提高了8-oxoG用于临床治疗骨骼肌损伤相关疾病的可能性。

肌肉收缩增加了活性氧(ROS)的水平,ROS被认为是肌肉重塑的关键信号实体,并为骨骼肌的健康适应奠定了基础。ROS不可避免地对包括DNA在内的各种细胞分子造成损害。DNA损伤应该被修复,以确保基因组的完整性;然而,DNA修复副产物如何影响肌肉适应仍然难以捉摸。

在本研究中,研究者发现运动诱导了8-氧代-7,8-二氢鸟嘌呤(8-oxoG)的产生,它主要存在于肌纤维的线粒体基因组中。运动后小鼠TA肌间质液中游离8-oxoG碱基水平显著升高,8-oxoG清除能力显著增强。

8-oxoG通过激活Ras-MEK-MyoD信号轴诱导成肌细胞分化。细胞内8-氧鸟苷DNA糖基酶1(OGG1)沉默或Ogg1 KO抑制RAS激活、ERK磷酸化、MyoD转录激活、生肌调节因子基因(MRF)表达。在重建实验中,外源性添加8-oxoG碱基增强了MRF的表达,加速了受损骨骼肌的恢复。

9-oxoG与OGG1一起调节运动中肌肉重构的作用机制示意图

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综上所述,本研究数据表明,8-oxoG碱基是一种信号分子,在成肌细胞中与OGG1形成复合体,协调ROS损伤后的反馈过程,促进成肌细胞分化,从而导致骨骼肌重构或适应。这一概念不仅适用于生理环境(例如,广泛的运动),而且还可以扩展到病理条件(例如,创伤,年龄相关的肌肉损失)。( 100yiyao.com)

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