調(diào)控成肌細(xì)胞功能和肌肉再生的內(nèi)在機(jī)制研究

正常成肌細(xì)胞的活性對(duì)骨骼肌損傷后的再生至關(guān)重要。然而，調(diào)控成肌細(xì)胞功能和肌肉再生的內(nèi)在機(jī)制仍然不夠清楚。PDZ結(jié)合激酶(Pbk)是一種絲氨酸-蘇氨酸激酶，在多種細(xì)胞功能和病理過程中發(fā)揮重要作用。然而，它在骨骼肌中的作用在很大程度上仍未被探索。

2025年10月21日，山東大學(xué)齊魯醫(yī)院焉傳祝教授團(tuán)隊(duì)在Journal of Translational Medicine（IF 7.5）上發(fā)表了題為“Pbk positively regulates myoblast differentiation and muscle regeneration via enhancing AMPK/ULK1 mediated myogenic autophagy”的研究論文，研究發(fā)現(xiàn)Pbk通過促進(jìn)AMPK/ULK1介導(dǎo)的肌源性自噬，正向調(diào)節(jié)成肌細(xì)胞分化和肌肉再生，表明其作為骨骼肌損傷的治療靶點(diǎn)的潛力。

· 維真助力 - 慢病毒·

基因信息：Pbk，PDZ結(jié)合激酶

病毒產(chǎn)品：Lv-Pbk（過表達(dá)&敲低）

體外感染：C2C12細(xì)胞

體內(nèi)注射：脛骨前肌肌肉注射，1×10^7 IU

C2C12細(xì)胞中慢病毒介導(dǎo)的Pbk敲低和Pbk-Flag過表達(dá)效率檢測(cè)效果

部分研究結(jié)果

1、Pbk基因敲低對(duì)小鼠骨骼肌再生的影響

首先，作者通過分析已公布的微陣列表達(dá)譜，來(lái)篩選心臟毒素(CTX)誘導(dǎo)損傷后的骨骼肌差異表達(dá)基因和富集通路，發(fā)現(xiàn)Pbk參與了肌肉損傷后的肌肉再生，并在Duchenne肌營(yíng)養(yǎng)不良癥(DMD)和免疫介導(dǎo)的壞死性肌病(IMNM))患者的骨骼肌標(biāo)本中證實(shí)了Pbk在骨骼肌再生過程中發(fā)揮重要作用。然后作者使用使用BaCl2建立了骨骼肌損傷小鼠模型，并構(gòu)建了表達(dá)Pbk敲低慢病毒。Western blot 分析表明，注射BaCl2后3天和7天TA肌肉中Pbk顯著上調(diào)，到14天表達(dá)水平恢復(fù)到基線。相反，向TA（脛骨前�。┩瑫r(shí)注射表達(dá)Pbk敲低的慢病毒和BaCl2，導(dǎo)致?lián)p傷后3、7、14和30 天Pbk表達(dá)顯著下調(diào)。免疫熒光測(cè)定顯示，在損傷后第3天，Pbk敲低導(dǎo)致Pax7陽(yáng)性衛(wèi)星細(xì)胞數(shù)量顯著減少。此外，Pbk敲低的TA中，新形成的eMyHC陽(yáng)性再生肌纖維數(shù)量大幅減少，并導(dǎo)致小鼠肌肉再生受損。以上結(jié)果表明，Pbk缺乏阻礙了肌源性增殖和分化，從而損害了肌肉的再生。

圖1. Pbk基因敲低對(duì)小鼠骨骼肌再生的影響

2、Pbk通過增強(qiáng)AMPK介導(dǎo)的成肌細(xì)胞分化過程中ULK1的磷酸化促進(jìn)肌源性自噬

作者通過將敲低Pbk或過表達(dá)Pbk-Flag的慢病毒分別導(dǎo)入C2C12細(xì)胞，證實(shí)了Pbk對(duì)于C2C12的增殖和存活必不可少，并發(fā)現(xiàn)Pbk在成肌細(xì)胞分化過程中被上調(diào)并被限制從細(xì)胞質(zhì)向細(xì)胞核移位，Pbk依賴其激酶活性正向調(diào)控成肌細(xì)胞分化。作者進(jìn)一步探索了Pbk如何促進(jìn)成肌細(xì)胞分化，發(fā)現(xiàn)在成肌分化過程中自噬上調(diào)，Pbk依賴其激酶活性調(diào)控分化C2C12細(xì)胞中的肌源性自噬。然后作者探究了Pbk調(diào)控自噬的分子機(jī)制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Pbk以其激酶活性依賴的方式調(diào)控AMPK激活和隨后的ULK1磷酸化。此外ULK1激活劑LYN-1604能夠抵消HI-TOPK-032對(duì)C2C12 細(xì)胞自噬激活和成肌細(xì)胞分化的抑制作用。免疫熒光測(cè)定進(jìn)一步證實(shí)，由HI-TOPK-032或Pbk敲低誘導(dǎo)的C2C12細(xì)胞的分化和融合受損，在用LYN-1604處理后是可逆的。以上發(fā)現(xiàn)表明，在成肌細(xì)胞分化過程中，Pbk通過促進(jìn)AMPK激活誘導(dǎo)的ULK1磷酸化來(lái)促進(jìn)肌源性自噬。

圖2. Pbk通過增強(qiáng)AMPK介導(dǎo)的成肌細(xì)胞分化過程中ULK1磷酸化促進(jìn)肌源性自噬

小結(jié)

本研究表明Pbk對(duì)成肌細(xì)胞的存活和增殖至關(guān)重要，Pbk通過增強(qiáng)AMPK/ULK1介導(dǎo)的自噬信號(hào)通路，正向影響成肌細(xì)胞分化和骨骼肌再生。Pbk可能成為基于成肌細(xì)胞的治療策略中用于治療骨骼肌損傷的有前景的基因靶點(diǎn)。