卫星细胞中磷脂酰丝氨酸翻转酶β亚基Tmem30a的缺失导致骨骼肌再生延迟

Deletion of phosphatidylserine flippase β-subunit Tmem30a in satellite cells leads to delayed skeletal muscle regeneration.

作者信息Kuan-Xiang Sun, Xiao-Yan Jiang, Xiao Li, Yu-Jing Su, Ju-Lin Wang, Lin Zhang, Ye-Ming Yang, Xian-Jun Zhu
PMID34472226
期刊Zool Res
发布时间2021-09-18
DOI10.24272/j.issn.2095-8137.2021.195

实验完整度

包含细胞和分子表达检测(qRT-PCR、免疫印迹、免疫荧光)、条件敲除小鼠模型、组织学分析(H&E、天狼星红)以及功能验证(再生肌纤维数量、直径等),多个独立证据层级。

主要模型

卫星细胞特异性Tmem30a条件敲除小鼠 (Pax7CreER; Tmem30aloxP/loxP) BaCl2诱导的骨骼肌损伤模型小鼠 dystrophin缺失 (mdx) 小鼠模型

重点核对

Tmem30a在再生骨骼肌中的表达上调(mdx和BaCl2损伤模型) 卫星细胞特异性敲除Tmem30a对骨骼肌再生的影响 损伤后不同时间点(3,5,7,10,14 dpi)再生肌纤维数量和直径的评估 Pax7和MYH3表达的变化以评估卫星细胞增殖 MYOD和MYOG表达以评估肌母细胞分化

摘要

磷脂酰丝氨酸(PS)在真核细胞质膜中不对称分布。磷脂酰丝氨酸翻转酶(P4-ATPase)将PS从脂质双层的外叶转运到内膜以维持PS不对称性。β亚基TMEM30A是P4-ATPase转运和正常功能所必需的。先前的研究表明,ATP11A和TMEM30A复合物是肌管形成的分子开关。然而,Tmem30a在骨骼肌再生中的作用仍不清楚。在本研究中,Tmem30a在肌营养不良蛋白缺失(mdx)小鼠和BaCl2诱导的肌肉损伤模型小鼠的胫骨前肌(TA)中高表达。我们生成了卫星细胞(SC)特异性Tmem30a条件敲除(cKO)小鼠模型,以研究Tmem30a在骨骼肌再生中的作用。通过分析BaCl2注射损伤TA肌肉后再生SC的数量和直径来评估cKO小鼠的再生能力。与对照小鼠相比,cKO小鼠的Pax7+和MYH3+ SC减少,表明SC增殖减弱,并且肌肉调节因子(MYOD和MYOG)的表达降低,表明肌母细胞增殖受损。总之,这些结果表明Tmem30a在骨骼肌再生中起着重要作用。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
Tmem30a在骨骼肌再生中的功能作用是什么?
核心机制
Tmem30a缺失导致卫星细胞增殖和分化受损,可能通过影响PS不对称性、细胞极性、迁移和钙信号,进而调控MYOD和MYOG等生肌调节因子的表达。
主要证据
在Tmem30a cKO小鼠中,损伤后Pax7+和MYH3+细胞减少,MYOD和MYOG表达降低,再生肌纤维数量和直径均减小。
研究意义
揭示Tmem30a是骨骼肌再生的重要因子,为理解肌营养不良等疾病中肌肉再生机制提供新视角。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

检测Tmem30a在再生肌中的表达

评估Tmem30a在肌肉再生过程中的表达变化。

利用qRT-PCR、免疫印迹和免疫荧光分析比较mdx小鼠和BaCl2损伤小鼠TA肌肉中Tmem30a的表达。

2

构建卫星细胞特异性Tmem30a敲除小鼠

产生卫星细胞中特异性缺失Tmem30a的小鼠模型以研究其功能。

将Pax7CreER小鼠与Tmem30aloxP/loxP小鼠杂交,并通过tdTomato报告基因验证Cre的特异性表达。

3

诱导肌肉损伤并评估再生能力

在敲除Tmem30a后评估肌肉再生能力的变化。

通过他莫昔芬注射诱导敲除,随后BaCl2损伤TA肌肉,并在不同时间点(3,5,7,10,14天)通过H&E和天狼星红染色评估再生肌纤维的数量和直径。

4

检测卫星细胞增殖相关标志物

分析Tmem30a缺失对卫星细胞增殖的影响。

通过免疫组织化学染色检测Pax7和MYH3的表达,并计数阳性细胞数量。

5

检测肌母细胞分化相关标志物

评估Tmem30a缺失对肌母细胞分化的影响。

通过免疫荧光染色检测MYOD和MYOG的表达,并在14 dpi进行组织学分析观察肌纤维融合情况。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
他莫昔芬盐Sigma Aldrich--
TRIzol试剂Life Technologies15596-026
逆转录试剂盒Ambion18090010
SYBR Green试剂盒Bio-Rad LaboratoriesKK4607
RIPA裂解液TransGen--
BCA蛋白测定TransGen--
硝酸纤维素膜Merck Millipore--
抗小鼠或抗兔辣根过氧化物酶标记二抗Bio-Rad Laboratories--
SuperSignal West Pico化学发光底物Pierce Protein Biology--
TMEM30A抗体Abcamab217330
GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
Pax7抗体AffinityAF7584
层粘连蛋白抗体SigmaL9393
MYH3抗体Proteintech22287-1-AP
MYOD抗体Proteintech18943-1-AP
MYOG抗体Biossbs-3550R
DAPI----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型与基因型
小鼠品系(Pax7CreER、Tmem30aloxP/loxP),繁殖策略,基因分型引物序列
阅读提示:Methods: Animal model and genotyping
他莫昔芬注射
他莫昔芬浓度(10 mg/mL),溶剂(乙醇和玉米油1:9),注射剂量(15 µL/g体重),注射时间(连续5天)
阅读提示:Methods: Tamoxifen injection and skeletal muscle injury
肌肉损伤
BaCl2浓度(1.5%),注射体积(50 µL),注射部位(右胫骨前肌)
阅读提示:Methods: Tamoxifen injection and skeletal muscle injury
组织学分析
时间点(3,5,7,10,14 dpi),切片厚度(10 μm),染色方法(H&E、天狼星红)
阅读提示:Methods: Histological staining and cell quantification
免疫荧光分析
抗体(Pax7、MYH3、MYOD、MYOG等),稀释比例(二抗1:500),切片厚度(10 μm)
阅读提示:Methods: Immunohistochemistry
统计分析
统计方法(Student's t-test),显著性水平(P<0.05),样本量(n=3)
阅读提示:Methods: Statistical analysis