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科学家通过神经肌肉疾病改善斑马鱼的肌肉发育

在肌肉发育之前服用NAD +或B3维生素补充剂可改善斑马鱼的肌肉健康状况。

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肌营养不良症代表肌肉营养不良的形式,表现为严重的智力低下以及脑部和眼部畸形。这种罕见的遗传疾病会导致肌肉发育异常,并可能致命。2019年,缅因大学的科学家骨骼肌上发表了一项研究,他们发现补充一种称为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD +)的分子可改善患有营养失调性斑马鱼的神经肌肉发育。 

肌肉构成了用于力量和运动的人体必不可少的组成部分,肌肉纤维交叠并拉在一起,形成绳索状结构,在弯曲时会收缩。肌肉屈曲系统的两个部分,即神经肌肉接头和肌腱接头,通过肌肉屈曲将大脑中的动作计划与实际运动联系起来。神经肌肉连接作为神经元和肌肉纤维之间的化学连接而引发肌肉收缩,而肌腱连接则作为肌腱与肌肉之间的连接将力从肌肉传递到骨骼系统。

通过向斑马鱼注射吗啉代,这是一种通过降低FKRP基因活性而导致神经肌肉发育障碍的分子,研究人员创造了具有肌肉变性的鱼类。在这些患病的斑马鱼中,在肌肉发育之前补充NAD +或B 3维生素可减少肌肉变性并改善运动能力。 

除了NAD +作为新陈代谢和细胞健康必需分子的作用外,先前的研究也已将NAD +确定为肌肉发育的必需分子。3维生素通过为人体提供合成NAD +所需的分子,从而提高了NAD +的水平,NAD +是帮助调节代谢功能的必需分子。通过补充NAD +或B 3维生素增加的NAD +水平可以逆转吗啉代的有害作用,并在发育过程中恢复肌肉功能。

(Bailey等人,2019 |骨骼肌在肌肉发育之前补充NAD +可以改善肌肉结构和功能。左列代表正常的斑马鱼肌肉结构,中列降低了肌肉发育前给予NAD +的作用,降低了fkrp基因的活性,右列降低了fkrp基因的活性。


细胞需要NAD +来执行神经肌肉连接成熟所必需的细胞功能,称为“ dystroglycan的糖基化”。NAD +的治疗可改善神经肌肉功能障碍的斑马鱼发育过程中神经肌肉接头的形成和成熟,并降低FKRP基因活性。这些结果表明,在发育过程中的某些时候,补充NAD +或B 3维生素可以改善患有营养不良性斑马鱼的斑马鱼的神经肌肉连接以及整体肌肉结构和功能。

(Bailey等人,2019 |骨骼肌补充NAD +和B 3维生素可改善斑马鱼中神经肌肉接头的形成。四个图像的左下方的黄色污渍显示了神经肌肉连接。左上方的图像显示了正常的斑马鱼,右上方的图像显示了减少fkrp活性的吗啉代注射减少的神经肌肉接头形成。左下图显示在斑马鱼中补充NAD +可以改善fkrp基因活性,从而改善神经肌肉接头的形成。右下图显示在患病的斑马鱼中补充3维生素可改善神经肌肉接头的形成,同时降低fkrp基因活性。


NAD +和B 3维生素改善神经肌肉功能障碍的能力伴随而来-治疗需要在肌肉发育的早期进行。尽管最初肌肉发育后补充NAD +和B 3维生素可以改善肌腱连接,但它们对肌肉结构和功能没有帮助。这些结果与肌肉发育之前给予补充的结果相反,表明早期干预对神经肌肉功能障碍最有益。

(Bailey等人,2019 |骨骼肌在肌肉发育开始后给予NAD +和B 3维生素补充剂不会改善肌肉结构或功能。最左边的图片是正常肌肉,左边的中间图片显示的是fkrp基因活性较低的肌肉,右边的中间图片显示的是fkrp基因活性较低和NAD +补充的肌肉,最右边的图片为fkrp基因活性较低的肌肉结构和B 3补充维生素。


在肌肉发育之前补充NAD +可以改善肌肉形成以及神经肌肉和肌末端连接形成。相反,在肌肉发育后补充NAD +或B 3维生素以提高NAD +水平不会改善斑马鱼的肌肉结构或功能。这些结果支持这样的观点,即存在一个时间窗口,其中增加NAD +水平可以改善肌营养不良症中的肌肉结构和功能。

研究人员指出:“总的来说,我们的数据表明Fkrp在肌肉,[肌腱接头]和[神经肌肉接头]的发育中起着至关重要的早期作用。”



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