鸢尾素（Irisin）对模拟微重力环境下骨骼肌和骨细胞的影响

 

北 京 基 尔 比 生物科技公司主营产品：

Kilby 多通道3D细胞培养系统，

Kilby Gravity 微超重力三维细胞培养系统，

动植物/微生物等地面重力环境模拟装置【可以定制】，

Kilby Bio类器官摆动式精密灌注摇床，

Kirkstall Quasi Vivo 类器官3D串联芯片灌注培养系统

 

 

(一) 研究背景

微重力环境会对人体的多个系统和组织产生负面影响，尤其是骨骼肌系统。在微重力环境下，骨骼和肌肉质量显著下降，导致骨质疏松和肌肉减少症。这些变化不仅影响老年人，也影响宇航员、长期卧床或久坐不动的人群。因此，研究如何对抗微重力的影响具有重要意义。

（二）研究方法

研究者将三种细胞系——肌母细胞（C2C12）、成骨细胞（MC3T3）和骨细胞（MLO-Y4）——暴露在地面模拟微重力环境中5天，以评估微重力对细胞分化关键因子表达的影响。同时，研究者在模拟微重力环境中培养的最后8小时内对部分细胞进行鸢尾素处理，以观察其对微重力影响的调节作用。

（三）实验结果

对肌母细胞的影响

• 基因表达变化：在地面模拟微重力环境条件下，C2C12肌母细胞中早期肌生成标记基因Pax7、Myf5和MyoD的表达显著增加。这表明微重力使肌母细胞保持在增殖状态。

• 鸢尾素的调节作用：鸢尾素处理能够将Pax7和MyoD的表达恢复到对照组水平，而对Myf5的表达只有部分恢复作用。此外，鸢尾素处理还增加了ADAM10（负责切割鸢尾素前体的酶）和FNDC5（鸢尾素前体）的基因表达。

对骨细胞的影响

• 成骨细胞（MC3T3）：在地面模拟微重力环境条件下，MC3T3细胞的基因表达没有显著变化。但鸢尾素处理能够上调OPG（抗骨吸收细胞因子）的表达。

• 骨细胞（MLO-Y4）：MLO-Y4细胞中Pdpn（早期分化标记）和Dmp1（参与基质矿化）的基因表达显著下降。鸢尾素处理能够完全防止这些基因表达的下降，并将它们恢复到对照组水平。

对细胞衰老和凋亡的影响

• 肌母细胞：模拟微重力环境条件下，p21（细胞周期抑制因子）的表达下降，表明微重力可能使细胞保持在增殖状态。鸢尾素处理进一步降低了Bax（促凋亡因子）的表达，显示出其抗凋亡作用。

• 骨细胞：在MC3T3细胞中，模拟微重力环境条件下对衰老和凋亡标记的基因表达没有影响。然而，在MLO-Y4细胞中，RPM条件导致p53和p21的表达下降，而鸢尾素处理能够恢复p53的表达，但对p21的恢复作用有限。

  

（四）结论

作者得出结论，模拟微重力环境能够影响肌母细胞和骨细胞的基因表达，使它们保持在增殖状态。而鸢尾素处理能够调节这些基因表达，恢复它们到正常重力条件下的水平。这表明鸢尾素可能是一种有效的分子，能够对抗微重力引起的肌肉骨骼变化。这些发现为未来的研究提供了基础，特别是在预防和治疗老年人、宇航员以及长期卧床或久坐不动人群的肌肉骨骼退化方面。

这项研究不仅增进了我们对微重力环境下肌肉骨骼系统变化的理解，还为开发新的治疗策略提供了科学依据。鸢尾素作为一种潜在的治疗分子，可能在未来应用于临床，帮助那些因失用而导致肌肉骨骼问题的人群。

友 情 通 知：

北京基尔比生物科技有限公司& Kirkstall Quasi Vivo将参展2025年10月15日～10月18日举行的 lUTOX 第 17 届国际毒理学大会，敬请关注