RedoxBiology:DNA修復代謝產物可以治療骨骼肌損傷

　　骨骼肌重塑是維持肌肉內環境平衡和運動能力的關鍵。在小鼠和人類中，肌肉重塑反應在體育鍛煉后迅速開始，從而產生ROS，而線粒體是骨骼肌收縮期間ROS的主要來源之一。體育運動導致的ROS氧化蛋白質、脂肪和核酸；然而，ROS被認為有利于肌肉適應，包括增加血管生成、提高線粒體生物合成和氧化還原平衡。

　　運動產生的代謝物，如外源物質、肽、核苷酸、脂類、氨基酸、輔因子和維生素、碳水化合物被認為是信號分子。然而，運動誘導的DNA氧化損傷以及修復代謝物如何影響運動后的肌肉重塑還知之甚少。

　　近日，來自東北師范大學的研究者們在Redox Biology雜志上發表了題為“DNA repair byproduct 8-oxoguanine base promotes myoblast differentiation”的文章，該研究不僅表明DNA修復代謝產物8-oxoG作為肌肉重塑的信號實體并有助于骨骼肌運動誘導的適應，而且提高了8-oxoG用于臨床治療骨骼肌損傷相關疾病的可能性。

　　肌肉收縮增加了活性氧(ROS)的水平，ROS被認為是肌肉重塑的關鍵信號實體，并為骨骼肌的健康適應奠定了基礎。ROS不可避免地對包括DNA在內的各種細胞分子造成損害。DNA損傷應該被修復，以確保基因組的完整性；然而，DNA修復副產物如何影響肌肉適應仍然難以捉摸。

　　在本研究中，研究者發現運動誘導了8-氧代-7，8-二氫鳥嘌呤(8-oxoG)的產生，它主要存在于肌纖維的線粒體基因組中。運動后小鼠TA肌間質液中游離8-oxoG堿基水平顯著升高，8-oxoG清除能力顯著增強。

　　8-oxoG通過激活Ras-MEK-MyoD信號軸誘導成肌細胞分化。細胞內8-氧鳥苷DNA糖基酶1(OGG1)沉默或Ogg1 KO抑制RAS激活、ERK磷酸化、MyoD轉錄激活、生肌調節因子基因(MRF)表達。在重建實驗中，外源性添加8-oxoG堿基增強了MRF的表達，加速了受損骨骼肌的恢復。

　　綜上所述，本研究數據表明，8-oxoG堿基是一種信號分子，在成肌細胞中與OGG1形成復合體，協調ROS損傷后的反饋過程，促進成肌細胞分化，從而導致骨骼肌重構或適應。這一概念不僅適用于生理環境(例如，廣泛的運動)，而且還可以擴展到病理條件(例如，創傷，年齡相關的肌肉損失)。