MiR-199-3p améliore la régénération musculaire et améliore les muscles âgés et la dystrophie musculaire

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Des expériences de parabiose suggèrent que des facteurs moléculaires liés au rajeunissement et au vieillissement circulent dans le sang. Ici, nous montrons que miR-199-3p, qui circule dans le sang sous forme de miARN acellulaire, est significativement diminué dans le sang des souris âgées par rapport aux jeunes souris ; et miR-199-3p a la capacité pour améliorer la différenciation myogénique et la régénération musculaire. L'administration d'imitateurs miR-199, qui fournissent miR-199-3p, à des souris âgées a entraîné une hypertrophie des fibres musculaires et retardé la perte de force musculaire. L'administration systémique de miR-199 imite à des souris mdx, un modèle animal bien connu de la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD), a nettement amélioré la force musculaire des souris. Pris ensemble, le miR-199-3p acellulaire dans le sang peut avoir un effet anti-âge tel qu'un effet hypertrophique dans les fibres musculaires âgées et pourrait avoir un potentiel en tant que nouvel ARN thérapeutique pour la DMD ainsi que pour les maladies liées à l'âge. Les résultats nous fournissent de nouvelles informations sur les miARN circulant dans le sang en tant que molécules liées à l'âge.

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Les fonctions vitales, telles que la force musculaire, le fonctionnement du système nerveux, la fonction respiratoire, la défense contre les infections et la résistance aux maladies, déclinent avec l'âge. Les maladies et dysfonctionnements associés à ce déclin fonctionnel se multiplient et deviennent des problèmes majeurs dans les sociétés vieillissantes. Divers changements, tels que des changements de régulation métabolique et génétique, se produisent dans le corps avec le vieillissementl-3 ; et l'étude de ces changements peut aider à comprendre le vieillissement et fournir des stratégies pour faire face aux problèmes auxquels sont confrontées les sociétés vieillissantes. Des biomolécules (y compris des gènes) liées au vieillissement ont été identifiées et peuvent être utiles dans la recherche sur le vieillissement ; par exemple, l'expression de la -galactosidase et de plolnk4a est associée à la sénescence cellulaire 4-6, et un modèle de souris dépourvu du gène klotho est connu comme un modèle de vieillissement avec un certain nombre de phénotypes, ressemblant au vieillissement prématuré humain.

La parabiose est l'union de deux individus partageant un système vasculaire commun, et peut être générée expérimentalement par chirurgie8. Des expériences sur la parabiose, dans lesquelles des rongeurs jeunes et âgés étaient associés pour partager un système vasculaire commun, ont montré que le processus de vieillissement chez les jeunes animaux était accéléré, tandis que les animaux âgés étaient rajeunis9-12. Les résultats suggèrent fortement que certains facteurs liés au rajeunissement et au vieillissement sont présents et circulent avec le sang dans le système vasculaire ; cependant, ces facteurs circulants ne sont pas encore entièrement compris l3.

Cistanche peut anti-âge

Les microARN (miARN) sont de petits ARN non codants longs de 21-23-nucléotides, qui sont transformés à partir de transcrits plus longs (miARN primaires) par digestion, avec un complexe de microprocesseur dans le noyau et Dicer dans le cytoplasme, et incorporés dans le complexe de silençage induit par l'ARN (RISC)14,15.MiARN dans RISC fonctionne comme un médiateur dans le silençage génique, où la traduction des ARN messagers (ARNm) ayant une complémentarité partielle avec le miARN est inhibée ou les ARNm portant des séquences presque complémentaires du miARN sont digérél4,15.Extrait de Cistanche Anti RadiationAinsi, les miARN jouent un rôle important dans la régulation des gènes en supprimant l'expression de leur gène cible. Des milliers de gènes de miARN ont été trouvés chez les animaux et les plantes [voir la base de données de microARN (miRBase) : http://www.mirbase.org/index.shtml]. Le profil d'expression des miARN a été examiné, et l'expression spécifique des tissus et du stade de développement et l'expression associée à la maladie des miARN ont été détectéesl6-21. La régulation des gènes impliquant les miARN est étroitement liée à diverses fonctions vitales et phénomènes de la vie, y compris les maladies14,16,21-24

Les miARN sont présents à l'extérieur comme à l'intérieur des cellules25. Par exemple, les miARN sont présents dans le sang sous forme de nucléotides acellulaires et circulent dans le système vasculaire2627. Ces miARN acellulaires (cf-miARN) sont incorporés dans de petites vésicules appelées vésicules extracellulaires ou associées à des protéines, obtenant ainsi une protection contre les nucléases extracellulaires25,28. La présence de certains cf-miARN peut être significative ; par exemple, des associations significatives entre les cf-miARN et certaines maladies ont été détectées26,27,29-31. Les Cf-miARN peuvent refléter des changements dans l'état physique ; ainsi, ces miARN peuvent être des biomarqueurs potentiels pour surveiller les systèmes de maintien de la vie, ainsi que les maladies.

La présente étude a été menée pour examiner les associations entre les cf-miARN et le vieillissement, et les cf-miARN dans le sang de souris jeunes et âgées ont été étudiés. Les résultats ont révélé des changements dans les cf-miARN entre le sang de souris jeunes et âgées. Parmi ces miARN, miR-199-3p était nettement diminué dans le sang âgé par rapport au sang jeune. Fait intéressant, miR-19-3p a la capacité d'améliorer la différenciation et la régénération musculaires, et son administration à des souris âgées a entraîné l'expansion des fibres musculaires. Lorsque miR-199-3p a été introduit chez des souris mdx, un modèle animal de la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD), la force musculaire des souris a été nettement améliorée. La présente étude fournit de nouvelles informations sur les cf-miARN circulant dans le sang en termes de vieillissement, de capacité latente et d'applications médicales.

Résultats

Cell-free miRNAs in the blood of young and aged mice. We investigated cf-miRNAs in the blood of young (6-week-old) and aged (>Souris C57BL/6J de 23- mois, utilisant une puce à ADN pour identifier les différences liées à l'âge. Le profil des cf-miARN présentait des différences marquées entre les souris jeunes et âgées, c'est-à-dire que les cf-miARN qui sont biaisés vers le sang de souris jeunes et âgées ont été détectés (tableau 1). Parmi ces miARN, les miARN myogéniques (par exemple, miR-1 et miR-133)1833 étaient présents dans le groupe de miARN qui est abondant dans le sang jeune ; en d'autres termes, les miARN myogéniques étaient nettement moins nombreux dans le sang âgé (tableau 1).cistanche herbeLa différence dans les miARN entre le sang jeune et âgé a été confirmée par la transcription inverse quantitative-amplification en chaîne par polymérase (qRT-PCR ; Fig. la), et reproduite en outre à l'aide de sources d'ARN extraites de petites vésicules, appelées exosomes, isolées du plasma ( Supplémentaire Fig.1).

Des expériences de culture cellulaire, en revanche, ont révélé que le sérum de jeune souris avait la capacité d'induire une différenciation myogénique, et que cette capacité était plus forte que celle des souris âgées (Fig. 1b). Le facteur de croissance analogue à l'insuline I (IGF-I), qui est un facteur majeur capable d'induire une différenciation myogénique dans le sang34,35, a été examiné ; cependant, aucune différence significative n'a été observée entre le sang jeune et âgé (Fig. lc). Ainsi, des facteurs autres que l'IGF-I dans le sang jeune peuvent être impliqués dans la différenciation myogénique.

miR-199-3p est capable d'induire fortement la différenciation myogénique. Nous avons étudié les effets des miARN abondants dans le sang jeune sur la différenciation myogénique. Des imitateurs de miARN synthétiques ont été introduits dans des cellules C2C12, une lignée cellulaire de myoblastes de souris, et l'expression de marqueurs de différenciation myogénique, les gènes de la myogénine (Myog) et de la chaîne lourde de la myosine 1 (Myh1), a été examinée. Les résultats étaient inattendus et ont suscité notre intérêt : miR-199-3p, qui était prédit comme un miARN négatif en raison du peu d'informations sur la différenciation myogénique, a nettement induit l'expression de Myog et Myh1 (Fig. 2a, b). De plus, l'induction de miR-199-3p était plus forte que celle des miARN myogéniques conventionnels : l'expression de la chaîne lourde de la myosine en présence de miR-199-3p était particulièrement remarquable (Fig. 2b, c).

Pour clarifier la relation entre miR-199-3p et la différenciation myogénique, nous avons étudié miR-199-3p cellulaire et extracellulaire (exosomal) pendant la différenciation myogénique, ainsi que les effets des inhibiteurs de miR-199-3p sur la différenciation. L'expression de miR -199-3 p endogène (cellulaire) a été régulée positivement après le début de la différenciation. Le miR -19-3 p exosomal a été augmenté une fois et diminué par la suite (Fig. 2a supplémentaire). Le traitement par inhibiteur a supprimé l'expression des marqueurs de différenciation myogénique, Myog, Myh1 et la créatine kinase (Ckm) (Fig. 2b supplémentaire).croissance du pénis cistancheAinsi, les résultats suggèrent que miR-199-3p participe à la différenciation myogénique.

Concevoir des imitations miR-199. Nous avons conçu des mimiques miR-199 de telle sorte que les mimiques puissent produire efficacement miR-199-3p en tant que médiateur fonctionnel (brin guide) dans le silençage génique. Les imitateurs de miARN conçus ont été criblés et miR199 # 4 a été sélectionné comme imitateur de miR -199 compétent (Fig. 3 supplémentaire). Par la suite, miR199 # 4 a été utilisé dans des expériences in vivo et in vitro.

Gènes cibles de miR-199-3p dans la différenciation myogénique. Pour identifier les gènes cibles de miR-199-3p sous différenciation myogénique, nous avons recherché des gènes candidats dans la base de données TargetScan et nous nous sommes concentrés sur les gènes Lin28b et Suz12, tous deux exprimés dans les myoblastes C2C12. Lin28b et Suz12 possèdent des séquences de liaison miR-199-3p putatives dans leur région 3' non traduite (UTR ; Fig. 3a). Nous avons démontré que les séquences putatives sont des sites de liaison authentiques pour miR-19-3p, en utilisant les gènes rapporteurs de la luciférase portant les séquences de liaison et les séquences mésappariées correspondantes (Fig. 3a, b). Les gènes de la luciférase portant les séquences de liaison putatives ont été significativement supprimés par miR-199-3p [pLin28b-(81), pLin28-(983) et pSuz12-(973)], alors que le des séquences incompatibles, qui possèdent des mutations de substitution de base dans la graine [pLin28b-(81)mut, région, abroge son effet de suppression [pSuz12-(973)mut]. pLin28-(983)mut, et lorsque miR-199 imite les cellules C2Cl2, l'expression de Lin28b et Suz12 a été systématiquement supprimée (Fig. 3c). Pour évaluer si la suppression de Lin28b et/ ou Suz12 contribue directement à la différenciation myogénique, l'inhibition spécifique de Lin28b et Suz12 a été réalisée par silençage génique, en utilisant l'interférence ARN (ARNi ; Fig. 3d, e). Comme prévu, l'expression de marqueurs de différenciation myogéniques, tels que Ckm, Myh1 et Myog, a été régulée à la hausse sous l'extinction des gènes Lin28b et Suz12 (Fig. 3f, g).

Étant donné que Lin28b est une protéine de liaison à l'ARN impliquée dans le traitement des miARN3637, nous avons étudié les effets des imitateurs miR-19 via Lin28b sur le traitement myogénique des miARN. Le niveau de miR-1, un miARN myogénique majeur, a été examiné car le traitement de son précurseur est régulé par Lin28b37. MiR-1 mûri a été significativement augmenté par le traitement mimique miR-199 (Fig. 3h), ce qui suggère que miR-199-3p peut réguler l'expression fonctionnelle de miR-1 par suppression de sa cible Lin28b. Pris ensemble, les résultats suggèrent que miR-199-3p est impliqué dans la différenciation myogénique par la suppression de ses gènes cibles, Lin28b et Suz12.

Amélioration de la régénération musculaire par miR199 # 4 chez des souris atteintes de lésions musculaires.bienfaits de la salsa cistancheNous avons examiné les effets d'un imitateur miR -199 (miR199 # 4) in vivo à l'aide de modèles de lésions musculaires (Fig. 4a, b). Des souris C57BL/6J âgées de huit semaines ont reçu une injection de BaClz dans le tibial antérieur (TA) pour induire une lésion musculaire, et miR19#4 a été administré aux sites endommagés 24h plus tard. Deux jours après l'administration de miR199#4, l'expression des gènes marqueurs myogéniques a été examinée. L'expression de Myog a été significativement augmentée et la différenciation myogénique 1 (Myod1) et le facteur myogénique 5 (Myf5) ont également été régulés positivement par l'administration de miR199 # 4 (Fig. 4c). Les données sont cohérentes avec les résultats in vitro décrits ci-dessus (Fig. 2).

L'analyse immunohistochimique des muscles en régénération a été réalisée 9 jours après l'administration de miR199#4. Les zones transversales des fibres musculaires en régénération (myofibres), caractérisées par des noyaux centraux, ont été examinées (Fig. 4b). La section transversale moyenne des myofibres en régénération traitées avec miR199 # 4 était plus grande que celle des myofibres témoins traitées avec un duplex d'ARN témoin non silencieux (nsCont; Fig. 4d), la différence se rapprochant de la signification statistique. En plus de la section transversale moyenne, l'histogramme divisé par taille de la section transversale a montré une augmentation des myofibres élargies en présence de miR199 # 4 (Fig.4e).

Effet hypertrophique de miR199#4 sur les fibres musculaires âgées. Nous avons examiné les effets de miR199 # 4 sur des souris âgées (~ 24 mois). Les souris âgées présentaient une diminution significative du muscle miR-199-3p (Fig. 5a), comme dans le cf-miR-19-3p circulant dans le sang, par rapport aux jeunes souris. Nous avons administré miR199 # 4 aux muscles TA de souris âgées et 2 jours plus tard, les muscles TA ont été examinés par analyse immunohistochimique (Fig. 5b). La section transversale moyenne des myofibres traitées avec miR199 # 4 était significativement plus grande que celle des myofibres témoins traitées avec nsCont (Fig. 5c). Conformément à cela, l'analyse de l'histogramme divisé par taille a révélé une augmentation marquée des myofibres élargies en présence de miR199 # 4 (Fig.5d).

Étant donné que le cf-miR -199-3 p circulant dans le sang est réduit chez les souris âgées, nous avons introduit miR199 # 4 dans le sang circulant des souris âgées via le vain de la queue. Après administration intraveineuse de miR19#4, la section transversale des myofibres a été examinée et analysée, comme décrit ci-dessus. Les résultats, comme le montre la Fig. 5e, sont cohérents avec les résultats de l'administration locale de miR199 # 4 aux muscles âgés (Fig. 5c, d).

Il convient de noter qu'il existe une différence dans les fibres musculaires élargies entre le modèle de lésion musculaire et les souris âgées. Des noyaux centraux sont observés dans les fibres musculaires en régénération (Fig. 4b), mais ces myofibres ont été à peine détectées chez les souris âgées traitées avec miR199 # 4 (Fig. 5b). Cela suggère que les fibres musculaires préexistantes peuvent s'agrandir chez les souris âgées après le traitement par miR199 # 4. Nous avons émis l'hypothèse qu'un autre mécanisme différent de la régénération musculaire pourrait être impliqué dans l'élargissement des myofibres chez les souris âgées et avons proposé l'implication de la voie de l'atrophie musculaire.dosage de cistanche tubulosa redditLes gènes Atroginl et MuRFI sont étroitement liés à l'atrophie musculaire38 et leurs niveaux d'expression sont significativement élevés dans les muscles âgés par rapport aux muscles jeunes (Fig. 6a). Nous avons examiné le niveau d'Atroginl et de MuRFI dans les muscles de souris âgées après administration systémique de miR199#4. Atroginl et MuRFI ont été nettement réduits dans divers muscles par l'administration de miR19 # 4 (Fig. 6b), ce qui suggère que la suppression de la voie de l'atrophie musculaire par miR199 # 4 peut provoquer une expansion des myofibres chez les souris âgées.

MiR199#4 retarde la perte de force musculaire chez les souris âgées. L'effet de miR199 # 4 sur la fonction musculaire chez les souris âgées est intéressant. Le test de force de préhension a été réalisé sur des souris âgées avant et après administration systémique de miR199#4. L'expérience a été réalisée en double aveugle ; l'injection d'ARN et le test d'adhérence à 100 % ont été effectués par différents expérimentateurs sans partager d'informations. Des souris mâles C57BL/6 (80-âgées d'une semaine) ont subi un test de préhension, puis 1 semaine plus tard, elles ont reçu une injection intraveineuse de miR199#4 et de nsCont, et ont été à nouveau testées. Le changement de force musculaire après l'injection de miR199 # 4 était que MiR199 # 4 améliore la force musculaire des souris mdx. Étant donné que miR199#4 a un impact positif sur les muscles, nous avons mené une expérience pour évaluer l'effet de l'administration de miR199#4 chez des souris mdx, un modèle animal DMD bien connu32. Des souris mdx âgées de huit semaines ont reçu une injection intraveineuse de miR199 # 4 (1,6 mg / kg) deux fois (1 semaine d'intervalle) et le test de préhension a été effectué 1 semaine après la dernière administration. L'expérience a été réalisée en double aveugle comme le montre la Fig.7. Les résultats (Fig. 8a) montrent une amélioration significative de la force musculaire chez les souris mdx traitées avec miR199#4 par rapport aux souris mdx traitées avec nsCont. De plus, des diminutions significatives de l'activité de la créatine kinase (CK) et du miR -1 sans cellule ont été observées dans le sang des souris mdx traitées avec miR199 # 4 (Fig. 8b, c), qui sont des signes possibles de la maladie. amélioration.

En tant que réactif d'administration de médicament, l'atélocollagène est visqueux et difficile à manipuler, et les souris traitées avec l'atélocollagène semblaient souffrir d'effets négatifs dus au véhicule. Ainsi, nous avons recherché des alternatives à l'atélocollagène pour améliorer notre système d'administration de médicaments (DDS) et avons trouvé les liposomes cationiques DC-CHOL / DOPE en tant que nouveau réactif DDS égal ou supérieur à l'atélocollagène (Fig. 4 supplémentaire). La distribution de médicament de miR199 # 4 avec les liposomes cationiques a montré que le miR19 # 4 administré était délivré au muscle et systématiquement absorbé en grande quantité dans le foie (Fig. 5 supplémentaire). Le miR199#4 extracellulaire délivré au muscle peut jouer le rôle de médiateur dans le silençage génique et contribuer à la régulation génique impliquée dans l'amélioration de la force musculaire.

Nous avons tenté d'identifier les biomolécules liées à l'amélioration après l'administration de miR199 # 4. Divers polypeptides liés à la DMD ont été examinés par Western blot ; cependant, des signaux distincts liés à l'amélioration n'ont pas été détectés dans cette étude (Fig. 6 supplémentaire). Nous aborderons ce point plus en détail dans la section suivante.

Discussion

Les biomolécules changent qualitativement et quantitativement avec le vieillissement--3. Saisir ces changements et les étudier sont essentiels pour comprendre le vieillissement et peuvent révéler des stratégies pour faire face aux problèmes des sociétés vieillissantes. Les études de parabiose dans lesquelles des animaux jeunes et âgés sont associés pour partager un système vasculaire commun ont fourni des informations importantes sur le vieillissement et le rajeunissement9-l2. Les résultats suggèrent fortement qu'il existe des facteurs de rajeunissement et de vieillissement dans le sang circulant jeune et âgé, respectivement. Des études antérieures ont rapporté diverses molécules comme candidats liés au rajeunissement et au vieillissement, mais les résultats sont controversésl3.

Nos expériences de culture cellulaire in vitro utilisant des sérums jeunes et âgés sont similaires aux expériences de parabiose (Fig. lb), et nous avons trouvé miR-199-3p, qui change avec l'âge, dans le sang circulant ; le miARN a été identifié comme diminuant de manière significative dans le sang âgé (Tableau 1 et Fig. la). 5a); ainsi, cf-miR-199-3p dans le sang peut être en corrélation avec le muscle miR-199-3p. La diminution de l'expression de miR-199-3p avec le vieillissement est également observée dans les cellules souches mésenchymateuses dérivées de la moelle osseuse du macaque rhésus39. Par conséquent, l'expression de miR-19-3p cellulaire peut être sous contrôle lié à l'âge. Contrairement à miR-19-3p, l'expression des miARN myogéniques cellulaires, tels que miR-1 et miR-133, reste inchangée dans les muscles jeunes et âgés (Fig. 5a), mais le niveau de leurs miARN extracellulaires dans le sang est nettement réduite chez les souris âgées (Fig. la). La différence entre les miR-199-3p et les miARN myogéniques (miR-1 et-133) peut refléter la différence de traitement des cf-miARN et/ou de contrôle lié à l'âge des cf-miARN entre eux . Pour élucider cette différence, d'autres études doivent être menées à l'avenir.

Des études antérieures ont suggéré que miR-199-3p participe à diverses fonctions cellulaires et phénomènes vitaux via la suppression de ses gènes cibles ; par exemple, le miARN peut favoriser la prolifération et la migration des cellules de pointe endothéliales et moduler le début de la puberté, respectivement, par la régulation à la baisse du gène cible de la sémaphorine-3A40 et par la suppression des gènes cibles (Cdc42, Map3k2, Map3k4 et Taok1) impliqué dans la voie p38MAPK41. La présente étude a révélé que miR-19-3p est impliqué dans la différenciation myogénique par la suppression de ses gènes cibles, Lin28b et Suz12 (Fig. 3). Lin28b est une protéine de liaison à l'ARN et inhibe la maturation des miARN, y compris miR-1, qui est un miARN spécifique au muscle et favorise la myogenèse37. La suppression de Lin28b par miR-19-3p entraîne une augmentation de miR-1 mature (Fig. 3), ce qui peut permettre à la différenciation myogénique de se poursuivre.

Suzl2 est une sous-unité centrale du complexe répressif polycomb 2 (PRC2), qui participe à la répression de la chromatine42. La régulation génique de PRC2 est impliquée dans le maintien des cellules souches, le développement embryonnaire, la prolifération et la différenciation cellulaires, y compris la différenciation myogénique42.PRC2 est présent au niveau de loci silencieux spécifiques aux muscles, tels que Myog et la créatine kinase musculaire (MCK) dans les myoblastes indifférenciés, mais est dissocié de tels locus dans des myotubes différenciés43. Le silençage génique contre Suz12 par l'ARNi provoque l'amélioration de l'expression du gène myogénique (Fig. 3). La suppression de l'activateur de la protéine zeste homologue 2 (Ezh2), une autre sous-unité centrale de PRC2, provoque également une différenciation myogénique44. Ces résultats suggèrent que l'inhibition de la formation de PRC2 due à la suppression de ses sous-unités centrales peut déclencher la création d'un état génomique pour la différenciation musculaire. Ainsi, la suppression de Suz12 par miR-199-3p peut induire une différenciation myogénique. Pris ensemble, miR-19-3p peut jouer un rôle important dans la différenciation myogénique par l'inhibition de deux voies indépendantes impliquant Lin28b et Suzl2, qui sont chacune impliquées dans le maintien de l'état indifférencié des myoblastes.

L'effet de miR-199-3p sur la différenciation myogénique a également été démontré in vivo (Fig. 4). Les dommages musculaires déclenchent la prolifération et la différenciation cellulaire en raison de la régénération musculaire. L'introduction de miR199#4, qui fournit miR-199-3p, aux sites endommagés a amélioré la régénération musculaire et élargi la régénération des myofibres (Fig. 4). L'expression du gène myogénique était systématiquement régulée positivement sous le traitement miR199 # 4 (Fig. 4). D'un point de vue pratique, miR199#4 pourrait être efficace et utile pour les traitements chirurgicaux.

Lorsque miR199 # 4 a été administré à des souris âgées dépourvues de miR -199-3 p circulant dans le sang, les souris présentaient des myofibres nettement développées (Fig. 5) et une perte de force musculaire retardée avec le vieillissement (Fig. 7). Les myofibres expansées chez les souris âgées diffèrent des myofibres en régénération, qui sont élargies en présence de miR199#4 ; le premier est dérivé de myofibres préexistantes et le second de néo-myofibres (myofibres nouveau-nés). Ainsi, il existe différents mécanismes indépendants dans les élargissements des fibres musculaires. Notre étude suggère que (i) dans le premier cas, l'inhibition de l'atrophie musculaire due à la suppression d'Atroginl et de MuRFI par le traitement miR199#4 entraîne l'élargissement des myofibres âgées, et (ii) dans le dernier cas, la suppression des gènes cibles, Lin28b et Suz12, provoque l'élargissement des myofibres en régénération. Au total, différents gènes (multiples) régulés par miR-19-3p peuvent être impliqués dans l'hypertrophie musculaire dans différentes situations. Les résultats suggèrent également que miR-199-3p pourrait avoir au moins un effet anti-âge sur les muscles, et que miR199#4 fournissant miR-199-3p pourrait avoir un potentiel en tant que nouveau médicament à base d'ARN pour les maladies musculaires liées à l'âge, comme la sarcopénie.

Sur la base de la grande efficacité de miR199#4 sur les muscles, nous avons administré miR199#4 à des souris mdx, un modèle DMD bien connu, et avons obtenu des résultats remarquables : l'administration systémique de miR199#4 a amélioré la force musculaire chez les souris d'environ 20 % ( Fig.8a). Pour comprendre le mécanisme de la récupération de la force musculaire, nous avons tenté d'identifier les biomolécules améliorées (ou influencées) par miR-199-3p. Cependant, à l'exception des améliorations de la CK sanguine et du cf-miR -1 (Fig. 8b, c), nous n'avons pas été en mesure de détecter de telles améliorations au niveau moléculaire. Cette difficulté de détection peut être due à la population cellulaire complexe, qui consiste en un mélange de cellules musculaires en régénération et en rupture chez les souris mdx. Même si miR199 # 4 entraîne l'amélioration, le bruit de fond élevé causé par la population cellulaire complexe masquerait les preuves de l'amélioration. Pour résoudre ce problème, des études plus approfondies utilisant une population homogène de cellules musculaires issues de souris mdx ou portant sur divers tissus, dont le muscle, doivent être menées.

Bien que le mécanisme moléculaire de la récupération de la force musculaire par miR199#4 reste inconnu, la dose de miR19#4 pour améliorer la force musculaire est remarquable. Deux fois l'administration d'environ 1,6 mg/kg de miR199#4 a amélioré la force musculaire chez les souris mdx. La dose efficace semble être inférieure à celle des oligonucléotides antisens pour le saut d'exon contre les gènes mutants de la dystrophine in vivo45-47. La raison pour laquelle miR199 # 4 est capable d'améliorer la force musculaire à des doses aussi faibles peut être due à son mécanisme d'action différent de celui des oligonucléotides antisens. Le mécanisme d'action de miR19#4 est le silençage génique catalytique. En revanche, le mécanisme des oligonucléotides antisens est basé sur l'hybridation physique. Par conséquent, les différences dans les doses appropriées pour montrer l'efficacité du médicament peuvent être attribuables aux différents mécanismes d'action.

Le mécanisme par lequel les organes, les tissus ou les cellules libèrent des miARN dans le sang circulant n'est pas encore entièrement compris, et la régulation liée à l'âge sur la libération de ces miARN n'est pas non plus claire. La présente étude a montré que les cf-miR-NA myogéniques, y compris cf-miR-199-3p, circulent avec le sang dans le système vasculaire et diminuent avec le vieillissement. De tels cf-miARN peuvent être présents dans les exosomes, c'est-à-dire qu'ils sont des miARN exosomal.

Les miARN myogéniques participent à la différenciation myogénique, à la régénération musculaire et au maintien de l'homéostasie musculaire33. Des études antérieures ont rapporté que les miARN myogéniques, tels que miR-1 et miR-133, augmentaient dans le sang en réponse à l'exercice physique4849. Sur la base de ces rapports, les jeunes souris actives peuvent libérer plus de miARN myogéniques dans le sang que les souris âgées à mouvement lent, et ces miARN extracellulaires, y compris cf-miR-199-3p, peuvent contribuer au maintien de l'homéostasie musculaire chez les jeunes souris par l'action autocrine . Cependant, le niveau de miARN extracellulaire (exosomal) n'est pas toujours corrélé au niveau de miARN cellulaire, et des différences ont été observées dans les miARN myogéniques et le miR-199-3p entre les souris jeunes et âgées (Fig. la et 5a) et pendant différenciation myogénique (Fig. 2a supplémentaire). Ainsi, comme autre possibilité, il est concevable que la régulation liée à l'âge et à la différenciation de la formation d'exosomes puisse affecter la production de cf-miARN ; plus précisément, il peut y avoir des différences dans la formation d'exosomes entre les souris jeunes et âgées. Dans le contexte de ces hypothèses, une étude plus approfondie est nécessaire pour élucider la libération liée à l'âge de miARN myogéniques dans le sang.

Outre le mécanisme de libération, lorsque de jeunes cf-miARN myogéniques contenant cf-miR-199-3p s'écoulent dans le système de circulation sanguine âgé à partir d'un jeune système vasculaire par parabiose, les cf-miARN pourraient déclencher l'activation musculaire et l'inhibition du muscle atrophie du côté âgé; ce concept est étayé par des preuves provenant de souris âgées ayant reçu une injection intraveineuse de miR19 # 4 dans cette étude (Figs. 5-7). Les Cf-miARN dans le sang peuvent être liés à la fonction homéostatique liée à l'âge et pourraient représenter une homéostasie altérée. Lorsque de tels cf-miARN sont présents de manière ectopique, par exemple, lorsque les cf-miARN du sang jeune sont transférés dans le système de circulation sanguine âgé, certains cf-miARN peuvent montrer des effets rajeunissants sur le côté âgé, c'est-à-dire qu'ils peuvent produire des effets anti-vieillissement. En revanche, les cf-miARN dans le sang âgé peuvent représenter une homéostasie altérée avec le vieillissement. Lorsque ces cf-miARN sont transférés dans le jeune système de circulation sanguine, certains cf-miARN peuvent déclencher une détérioration liée au vieillissement et provoquer un vieillissement prématuré du côté jeune. Les Cf-miARN qui sont significativement augmentés dans le sang âgé représentent des candidats qui nécessiteront une analyse mécaniste détaillée pour comprendre et prévenir le vieillissement.

En conclusion, notre étude actuelle a fourni de nouvelles informations sur les cf-miARN en tant que molécules liées à l'âge et a révélé une nouvelle direction de recherche pour clarifier la relation entre le vieillissement et les ARN fonctionnels acellulaires, y compris les cf-miARN.

Cet article est extrait de COMMUNICATIONS BIOLOGY|(2021) 4:427|https://doi.org/10.1038/s42003-021-01952-2|www.nature.com/commsbio