機械的な伸縮運動に依存した骨格筋細胞の発達の分子機構

骨骼肌细胞发育依赖于机械拉伸运动的分子机制

基本信息

批准号：
05221212
负责人：
大日方昂
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

骨格筋のメカニカルなストレスに応答した変化の詳細や仕組みに迫ることを目的とし、1)ストレッチング刺激をうけた培養細胞の動態、2)運動機能低下で筋が萎縮する際のアクチン繊維系制御因子の動向を探った。これまでに以下のことがわかった。I.培養細胞へのストレッチングの効果-ストレッチングをかけられた培養細胞の振舞い筋細胞株(C2細胞)や平滑筋細胞株(A10)をシリコン膜上に培養すると、細胞は様々な向きで膜上に存在する。これらの細胞を約4日間断続的なストレッチングを施すと、細胞はストレッチングの方向に対して直行して並ぶことが見いだされた。予め、ストレッチング方向に細胞を配向させて培養してから、ストレッチングした場合にも同様に著しい再配置が起こった。細胞内アクチン繊維の動態を制御するアクチン結合蛋白質の一つコフィリンに着目して調べた結果、通常のC2細胞ではコフィリンは細胞内に拡散しているのに、ストレッチング処理された細胞では、ほとんどが核内に移行しているのがわかった。細胞の再配列過程で、細胞内アクチン細胞骨格に大きな変動があると考えられる。II.筋萎縮時のアクチン繊維制御因子コフィリンの動態骨格筋を除神経すると収縮運動による筋への負荷がかからない状態となり、顕著な筋萎縮が起こるが、その際コフィリンの発現が顕著に高まることが抗コフィリン抗体(MAB-22)を用いたイムノブロット法により明らかになった。ノーザーンブロット法により、コフィリンmRNAの著しい増加も認められた。また、筋ジストロフィー症が発症、筋の萎縮が進行しているNH413系ニワトリ胸筋やdyマウスの脚筋(速筋である大腿直筋、前頸骨筋など)で、正常筋に比して、多量のコフィリンが検出された。一方、他の低分子アクチン結合蛋白質(ADF、プロフィリン)の筋萎縮時での発現上昇は認められなかった。これらの観察から、萎縮途中の筋で特にコフィリンの発現が高まりアクチン細胞骨格の変動に関与することが推測される。

本研究的目的是研究骨骼肌响应机械应力变化的细节和机制。我们研究了 1) 受拉伸刺激的培养细胞的动力学，以及 2) 肌肉收缩时肌动蛋白纤维系统的调节我们调查了运动功能下降导致的萎缩。到目前为止，我们发现了以下内容： I.拉伸对培养细胞的影响-拉伸时培养细胞的行为当在硅膜上培养肌肉细胞系（C2细胞）和平滑肌细胞系（A10）时，细胞以各种方向存在于膜上。当这些细胞接受约 4 天的间歇拉伸时，发现它们垂直于拉伸方向排列。当细胞首先沿拉伸方向定向然后进行拉伸时，会发生类似的显着重排。着眼于控制细胞内肌动蛋白纤维动力学的肌动蛋白结合蛋白cofilin，结果发现，在正常C2细胞中，cofilin在细胞内扩散，但在经过拉伸处理的细胞中，几乎没有发现发现已经迁移到细胞核中。人们认为，在细胞重排过程中，细胞内肌动蛋白细胞骨架发生了较大的变化。 II.肌动蛋白纤维调节剂cofilin在肌肉萎缩期间的动态当骨骼肌失去神经支配时，肌肉不再承受收缩运动的负荷，导致显着的肌肉萎缩，但此时cofilin的表达显着增加。使用抗丝切蛋白抗体 (MAB-22) 进行免疫印迹。通过 Northern 印迹还观察到肌动蛋白丝切蛋白 mRNA 的显着增加。另外，在NH413鸡的胸肌、NH413鸡和dy小鼠的腿部肌肉（快肌股直肌、胫骨前肌等）中，已经出现肌营养不良症，肌肉萎缩不断发展，存在大量的检测与正常肌肉相比的肌动蛋白。另一方面，在肌肉萎缩期间没有观察到其他小分子肌动蛋白结合蛋白（ADF、profilin）的表达增加。这些观察结果表明，丝切蛋白表达尤其在萎缩的肌肉中增加，并且参与肌动蛋白细胞骨架的变化。