肌肉萎缩症曙光：一种可以保护肌肉不受肌肉萎缩症影响的基因！过表达能改善斑马鱼DMD模型受影响的身体肌肉并延长寿命！

控制眼球运动的肌肉不受肌肉萎缩症的影响。受此启发，瑞典 Umeå大学的一项新研究表明，一种特殊的基因可能在新的治疗方法中发挥关键作用，防止身体肌肉在严重的肌肉疾病，肌肉萎缩症中分解。

　　

近年来，肌肉萎缩症受到越来越多的关注。一种特殊的基因可能在新的治疗方法中发挥关键作用，防止身体肌肉在严重的肌肉疾病、肌肉萎缩症中分解。瑞典 Um大学的一项新研究表明了这一点。在肌肉萎缩症期间，当身体的其他肌肉被破坏时，这种基因表达的蛋白质可以自然地防止眼睛周围的肌肉受到影响。在这项新研究中，让该基因在杜氏肌营养不良斑马鱼模型的所有肌肉中都表达，斑马鱼全身的肌营养不良蛋白得到了缓解，存活时间更长。

“你可以说，眼肌的功能既可以让你开阔眼界，了解疾病，也可以为全身治疗打开一扇门。”

背景

肌肉萎缩症是一组影响肌肉组织的先天性遗传疾病，可由40多种基因突变引起，具有相似的特征，包括导致肌肉无力的肌纤维断裂、行动能力丧失以及主要由呼吸衰竭引起的过早死亡。尽管肌肉萎缩症影响全球1:4-5000新生儿，经常导致严重残疾和大大缩短预期寿命，带来明显的痛苦，但目前尚无有效的治疗方法，治疗方案也很少。因此，需要新的有效治疗方案，以延长和改善患有这些有害疾病的患者的生活质量。

肌营养不良最常见的形式是杜氏肌营养不良(DMD)。在DMD中，巨蛋白Dystrophin丢失或被截短。Dystrophin是Dystrophin-糖蛋白复合物(DGC)的重要成员。DGC通过细胞膜将细胞外基质与肌原纤维内细胞骨架中的f -肌动蛋白连接起来，这是肌纤维完整性的基础。DGC参与肌纤维的多种功能，如肌膜的力传递，但也作为信号中枢，是肌纤维完整性的关键因素。

早前已经发现，控制眼球运动的肌肉不受肌肉萎缩症的影响，即使在其他严重的疾病过程中也是如此。尽管有相同的基因缺陷，但患有肌肉萎缩症的人身体的肌肉萎缩，而眼睛的肌肉仍然具有抵抗力。眼外肌与其他横纹肌具有相同的属性，但它们在基因表达和蛋白质含量以及神经肌肉和肌腱连接组成有所不同。然而，眼外肌的这种保护性是由于什么原因尚不清楚。

重要发现

 Umeå大学的一项研究揭示了这一现象。事实证明，一个特定的基因起着关键作用。这种名为fhl2b的基因一生都在眼部肌肉中表达，但在身体的其他肌肉中不表达。通过转录组分析，研究人员证明了斑马鱼眼外肌和躯干肌肉对肌肉营养不良反应的基因表达的重要差异，发现蛋白Fhl2在肌肉萎缩模型——敲除desmin、plectin和obscurin(细胞骨架蛋白，敲除这些蛋白可导致不同的肌肉营养不良)后——显著增加，并有助于眼外肌对疾病抵抗。此外，他们发现在肌肉中过表达fhl2b可以部分挽救斑马鱼杜氏肌营养不良模型sapje的肌肉表型，使之变得更加强壮，显著提高其存活率。因此，Fhl2是一种保护因子，是治疗肌营养不良症的候选靶基因。

“在我们找到新的治疗方法之前还有很长的路要走。但研究结果意味着我们有一个明确的轨道，可以进一步研究如何使用特定的基因和蛋白质来减缓这种痛苦的疾病进展，”Umeå大学副教授、该研究的研究员Jonas von Hofsten说。在这项研究中，研究人员使用了转基因斑马鱼来研究肌肉萎缩症如何影响眼部肌肉，通过使用获得诺贝尔奖的CRISPR/Cas9基因编辑，在斑马鱼身上创建了新的遗传疾病模型。

部分研究细节

1. 最常用的斑马鱼DMD模型是sapje系。斑马鱼的Dystrophin基因外显子携带A-to-T 翻转，导致过早出现终止密码子。斑马鱼体内缺乏Dystrophin会导致躯干肌纤维从肌隔脱落，收缩装置失效，最终导致多达50%的斑马鱼幼体在受精后5天内过早死亡(dpf)。因此，斑马鱼受到Dystrophin缺乏的严重影响，基本上能模拟人类的DMD状况，为实验治疗研究提供了良好的模型。另外，斑马鱼眼外肌是研究细胞骨架以及肌纤维和神经肌肉连接处细胞结构的良好模型。

2. Desmin是骨骼肌纤维中最丰富的细胞骨架蛋白，除了与DGC相互作用外，Desmin还被认为参与基因调控，并作为一种机械传感器，利用机械拉伸触发细胞内信号传递。此外，去丝蛋白将肌核和线粒体锚定在肌膜和肌原纤维上。尽管在肌纤维中有重要作用，但对Des敲除小鼠的研究表明，眼外肌相对不受影响。作者用Desmin突变动物模型，研究Desmin缺失（长时间营养不良）背景下的眼外肌转录组，以寻找眼外肌对肌肉营养不良的先天抵抗力的信息，并尝试以此拯救其他营养不良的骨骼肌。

3. 为了研究非致命性肌营养不良症背景下的眼外肌，作者构建了desma +/- ;desmb +/-斑马鱼，其两个基因的外显子 1 中均具有提前终止密码子。结果表明Desmin有助于肌纤维的完整性，并且是维持胚胎斑马鱼躯干中肌肉组织的正常功能所必需的。但在这个模型中保留了眼外肌的完整性。尽管缺乏Desmin，眼外肌 肌纤维成分仍保持不变，而躯干肌肉受到显着影响并显示出明显的肌营养不良迹象。

对其转录组分析表明，fhl2b上调是眼外肌对肌营养不良症的反应，并且随着疾病进展而在突变斑马眼外肌中增加。健康成年人和小鼠的眼外肌也被发现含有 FHL2 阳性肌纤维，经蛋白质印迹证实，表明 Fhl2 在不同物种的 EOM 中具有保守的作用。fhl2敲除导致 眼外肌肌纤维肥大。结果表明需要 Fhl2 来维持desmin敲除背景下 眼外肌 中的肌纤维稳态，因此可以被视为眼外肌的保护基因。

fhl2b的肌肉特异性过表达显著提高杜氏肌营养不良斑马鱼模型的存活率和肌纤维完整性。肌肉特异性过表达fhl2b可改善杜氏肌营养不良模型的运动功能并显着延长寿命。fhl2b的肌肉特异性过表达还可加速巨噬细胞活性和肌肉再生。