Изучение регенерации мышц в моделях мышечных заболеваний рыбок данио

Скелетные мышцы составляют 30-50% массы тела человека, и не только незаменимы для передвижения, но и служат критическим метаболическим и накопительным^{органом1.} Несмотря на постмитотическую емкость, скелетные мышцы очень динамичны и сохраняют огромную регенеративную способность после травмы. Это объясняется наличием тканевых резидентных стволовых клеток (также называемых клетками-сателлитами), расположенных под базальной пластинкой миофиберов и отмеченных факторами транскрипции парного коробчатого белка 7 (pax7) и / или парного коробчатого белка 3 (pax3), среди прочих^2,3. После повреждения клетка-сателлит активируется и подвергается пролиферации клеток для создания пула миобластов, которые впоследствии дифференцируются с образованием новых мышечных волокон. Высокосохраняющийся каскад прорегенеративных сигналов, регулирующих активацию спутниковых клеток и надежное восстановление мышц, поражается при различных состояниях, таких как миопатии и гомеостатическое старение^4,5.

Одной из таких разнообразных групп миопатий является мышечная дистрофия, характеризующаяся прогрессирующим истощением мышц и дегенерацией^6. Эти заболевания являются следствием генетических мутаций в ключевых белках, включая дистрофин и ламинин-α2 (LAMA2), отвечающих за прикрепление мышечных волокон к внеклеточному матриксу^7,8. Учитывая, что белки, замешанные в мышечной дистрофии, играют такую центральную роль в поддержании мышечной структуры, в течение многих лет считалось, что сбой в этом процессе был механизмом, ответственным за патогенез заболевания^9. Однако последние исследования выявили дефекты регуляции мышечных стволовых клеток и последующее нарушение регенерации мышц как вторую возможную основу мышечной патологии, наблюдаемой при мышечной дистрофии^10,11. Таким образом, необходимы дальнейшие исследования, чтобы выяснить, как нарушение функции мышечных стволовых клеток и связанных с ними нишевых элементов способствует мышечной дистрофии.

За последнее десятилетие рыбка данио(Danio rerio)стала важной моделью позвоночных для моделирования заболеваний^12. Это объясняется быстрым внешним развитием эмбриона рыбки данио в сочетании с его оптической ясностью, которая позволяет непосредственно визуализировать формирование, рост и функцию мышц. Кроме того, у рыбок данио не только высоко сохраняется развитие и структура мышц, но и высоко консервативный процесс регенерации мышц^13. Следовательно, рыбки данио представляют собой отличную систему для изучения патобиологии мышечных заболеваний и изучения того, как в ней влияет регенерация мышц. С этой целью мы разработали метод, позволяющий своевременно изучать регенерацию скелетных мышц у рыбок данио моделей мышечных заболеваний. Этот высокопроизводительный конвейер включает в себя метод генотипирования живых эмбрионов^14,после которого выполняется травма иглой и степень регенерации мышц визуализируется с помощью поляризационной световой микроскопии. Таким образом, использование этого метода выявит регенеративную способность мышц в моделях мышечных заболеваний рыбок данио.