Мышцы сохраняют позиционную память из жизни плода

Исследовательское сотрудничество, основанное в Университете Кумамото, Япония, обнаружило, что мышцы и резидентные стволовые клетки (сателлитные клетки), ответственные за регенерацию мышц, сохраняют память о своем местоположении в теле. Было обнаружено, что эта позиционная память основана на паттерне экспрессии кластера генов гомеобокса (Hox), который отвечает за формирование тела во время жизни плода. Ожидается, что эти результаты дадут ключ к пониманию патогенеза мышечных заболеваний, таких как мышечная дистрофия, при которых уязвимость мышц варьируется в зависимости от типа мышц, и помогут разработать регенеративную медицину, основанную на позиционной памяти.

Существуют различные типы мышечной дистрофии при трудноизлечимых мышечных заболеваниях, и каждый из них имеет разное расположение симптомов. Точно так же возрастная хрупкость мышц (саркопения) не происходит равномерно по всему телу. Физическая локализация симптомов этих заболеваний не может быть объяснена только различиями в типах мышечных волокон или характерах физической активности, и требует нового взгляда на их соответствующие патогенезы.

Происхождение клеток, образующих мышцы, зависит от стадии развития плода. Например, большинство черепно-лицевых мышц берут начало от краниальной мезодермы, а мышцы конечностей - от сегментов тела. В развитии мышц конечностей и черепно-лицевых мышц в период плода задействованы определенные молекулярные механизмы, зависящие от их происхождения. Однако различия в свойствах зрелых скелетных мышц в зависимости от положения тела после рождения полностью не обсуждались. Таким образом, исследовательское сотрудничество работало над визуализацией позиционной информации тела путем изучения эпигеномного состояния и паттернов экспрессии генов скелетных мышц и мышечных стволовых клеток, ответственных за регенерацию.

Мышечные стволовые клетки, выделенные из задней конечности и эктопически трансплантированные в голову, заставляют черепно-лицевые мышцы приобретать позиционную память задней конечности. Предоставлено: Университет Кумамото.

Используя стволовые клетки скелетных мышц и связанных с ними мышечных стволовых клеток, выделенные из головы и задних конечностей взрослых мышей, исследователи исследовали позиционную специфичность на эпигеномном уровне с помощью анализа ДНК-метилома. Они обнаружили характерные различия в статусе метилирования ДНК в локусах гомеобокса (Hox). Среди четырех областей, от A до D, локус Hox-A, в частности, имел общее состояние гиперметилирования ДНК в скелетных мышцах задних конечностей и стволовых мышечных клетках по сравнению с головными. Кроме того, как скелетные мышцы, так и мышечные стволовые клетки задних конечностей показали высокую экспрессию гена Hox-A. Многие из этих генов Hox-A отражают паттерны экспрессии во внутриутробном периоде. Эти данные свидетельствуют о том, что скелетные мышцы и мышечные стволовые клетки запоминают информацию о местоположении в течение жизни плода.