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心原毒素誘発性骨格筋損傷は、同化およびストレスシグナル伝達、および筋繊維タイプの構成における深遠な変化を誘発する
Cardiotoxin-induced skeletal muscle injury elicits profound changes in anabolic and stress signaling, and muscle fiber type composition.
PMID: 32621158 DOI: 10.1007/s10974-020-09584-5.
抄録
損傷時の筋肉の治癒を改善するためには、筋肉再生時の主要なシグナル伝達経路の相互作用を理解することが重要である。これを研究するために、マウスを前脛骨筋にカルジオトキシン（CTX）またはPBSを注射し、注射後2日、5日、12日目に犠牲にした。タイムポイントは、それぞれ再生プロセスの異なる段階、すなわち破壊、修復およびリモデリングを表しています。CTX注射の2日後には、p-mTORC1シグナルとBiPとp-ERK1/2などのストレスマーカーがアップレギュレートされた。BiPの発現はPBSレベルに向かって減少したが、Phospho-ERK1/2とp-mTORC1はd5でピークを迎えた。Phospho-FOXOはCTX注射の2日後と5日後に減少し、異化シグナルの増加を示唆していた。さらに、CTX注射は繊維のタイプ構成にシフトを誘導し、その特徴は、d2とd5でIIa型繊維が最初に失われることであった。d5では新しいIIb型線維が出現したが、d12ではIIa型線維は回復した。結論として、CTX注射は筋代謝と組織学の主要な調節因子に深刻な影響を与えた。これらのデータは、筋分子シグナル伝達を改善し、それによって回復を目指す戦略の開発に有用な情報を提供する。
To improve muscle healing upon injury, it is of importance to understand the interplay of key signaling pathways during muscle regeneration. To study this, mice were injected with cardiotoxin (CTX) or PBS in the Tibialis Anterior muscle and were sacrificed 2, 5 and 12 days upon injection. The time points represent different phases of the regeneration process, i.e. destruction, repair and remodeling, respectively. Two days upon CTX-injection, p-mTORC1 signaling and stress markers such as BiP and p-ERK1/2 were upregulated. Phospho-ERK1/2 and p-mTORC1 peaked at d5, while BiP expression decreased towards PBS levels. Phospho-FOXO decreased 2 and 5 days following CTX-injection, indicative of an increase in catabolic signaling. Furthermore, CTX-injection induced a shift in the fiber type composition, characterized by an initial loss in type IIa fibers at d2 and at d5. At d5, new type IIb fibers appeared, whereas type IIa fibers were recovered at d12. To conclude, CTX-injection severely affected key modulators of muscle metabolism and histology. These data provide useful information for the development of strategies that aim to improve muscle molecular signaling and thereby recovery.