C2C12細(xì)胞是什么細(xì)胞

C2C12是1977年由以色列魏茨曼科學(xué)研究所的Yaffe和Saxel開發(fā)的肌肉母細(xì)胞系的衍生物。最初的C2細(xì)胞系來(lái)自粉碎損傷2小時(shí)后的2個(gè)月大的正常C3H小鼠股骨肌。C2C12細(xì)胞是一種來(lái)源于小鼠的骨骼肌肌成纖維細(xì)胞系，最初是從成年小鼠的腿部肌肉中分離出來(lái)的。這種細(xì)胞具有高度的可塑性，能夠在適當(dāng)?shù)臈l件下分化為多種細(xì)胞類型，如肌肉細(xì)胞(肌細(xì)胞)和成骨細(xì)胞等。C2C12細(xì)胞在生物醫(yī)學(xué)研究中廣泛應(yīng)用，特別是在肌肉生物學(xué)、遺傳學(xué)、藥物篩選和疾病模型等領(lǐng)域。它們被認(rèn)為是一種理想的細(xì)胞模型，用于研究肌肉的形成和功能，以及肌肉相關(guān)的疾病和藥物反應(yīng)。

C2C12細(xì)胞的生長(zhǎng)特性為貼壁生長(zhǎng)，形態(tài)上類似于成纖維細(xì)胞，具有梭形。這種細(xì)胞的分化速度很快，容易形成可伸縮的肌管并生成特征性的肌蛋白。通過(guò)特定的處理，如用骨形成蛋白2(BMP-2)處理C2C12細(xì)胞，可以誘導(dǎo)其分化途徑從成肌細(xì)胞轉(zhuǎn)換為成骨細(xì)胞。這使得C2C12細(xì)胞成為研究肌肉再生和骨骼發(fā)育等生物學(xué)過(guò)程的重要工具。

在實(shí)驗(yàn)研究中，C2C12細(xì)胞常被誘導(dǎo)分化為多核肌管，這種成肌分化在肌肉再生中起重要作用。它是通過(guò)一種高度協(xié)調(diào)的序列程序來(lái)產(chǎn)生成熟的骨骼肌的過(guò)程。C2C12細(xì)胞的這些特性使得它們成為研究肌肉發(fā)育、再生機(jī)制以及開發(fā)相關(guān)治療策略的理想模型。

C2C12細(xì)胞特征特性

C2C12細(xì)胞株是Yaffe D, Saxel O建立的小鼠成肌細(xì)胞系的亞株。該細(xì)胞分化較快，可形成能收縮的微管，產(chǎn)生特異的肌肉蛋白。在骨形態(tài)形成蛋白(BMP-2)的作用下，該細(xì)胞可由成肌細(xì)胞分化為成骨細(xì)胞。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)該細(xì)胞鼠痘病毒陰性。

C2C12肌肉細(xì)胞在高血清條件下可以迅速增殖，并在饑餓狀態(tài)(低血清條件)下分化成肌肉束。肌肉束是收縮型骨骼肌細(xì)胞的前身。

這些細(xì)胞具有類似肌母細(xì)胞的形態(tài)。它們表現(xiàn)出放射狀分支，含有延伸在多個(gè)方向上的長(zhǎng)纖維。

C2C12細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

C2C12是一種從骨骼肌組織中培養(yǎng)而得的細(xì)胞系，在生物醫(yī)學(xué)研究中具有一些優(yōu)勢(shì)和限制。以下是我們總結(jié)的一些。

C2C12小鼠成肌細(xì)胞優(yōu)勢(shì)

特征明確：C2C12是一種特征明確的細(xì)胞系。已對(duì)其細(xì)胞形態(tài)學(xué)、分化潛能、行為和對(duì)刺激的反應(yīng)等生理和生物學(xué)特征進(jìn)行了廣泛研究。因此，它在研究中的應(yīng)用可以確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性和重復(fù)性。

肌肉分化：C2C12細(xì)胞可以分化為肌肉樣細(xì)胞，因此是研究肌肉生物學(xué)，包括分化、肌肉發(fā)育和肌小管形成的寶貴研究工具。C2C12肌小管表達(dá)類似肌肉細(xì)胞的收縮蛋白，這有助于細(xì)胞長(zhǎng)時(shí)間分化后的自發(fā)收縮 [1]。

完善的細(xì)胞模型：C2C12肌母細(xì)胞系是一個(gè)有完整文獻(xiàn)記錄的細(xì)胞模型，可以幫助了解不同細(xì)胞生物學(xué)過(guò)程，例如氧化應(yīng)激、活性氧類、葡萄糖代謝、胰島素信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制、胰島素抵抗和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體在細(xì)胞和分子水平上的作用 [2]。

C2C12小鼠成肌細(xì)胞限制

非人類細(xì)胞系：C2C12是小鼠肌母細(xì)胞系，這些細(xì)胞來(lái)自小鼠。因此，它們可能并不能完全代表人體的肌肉生理和生物學(xué)。物種特異性的基因表達(dá)和細(xì)胞代謝差異可能限制了結(jié)果在人體中的直接可轉(zhuǎn)化性。

C2C12小鼠成肌細(xì)胞研究應(yīng)用

目前，C2C12已被廣泛運(yùn)用于體外代謝疾病研究中，如衰老、糖尿病、肥胖、高脂血癥、肌肉生長(zhǎng)、肝脂肪變性和生長(zhǎng)障礙等方面。該模型被認(rèn)為是一種有效的檢測(cè)工具，可幫助分析葡萄糖代謝、胰島素信號(hào)傳導(dǎo)、胰島素抗性、氧化應(yīng)激、活性氧和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白功能等細(xì)胞和分子水平的機(jī)制。

C2C12可以用于MOTS-c通過(guò)SIRT3誘導(dǎo)C2C12成肌細(xì)胞UPRmt的機(jī)制研究

MOTS-c是最近發(fā)現(xiàn)的一種由線粒體12S r RNA開放閱讀框編碼的短肽,其主要作用的靶器官是骨骼肌,并且對(duì)衰老和SIRT3都具有一定調(diào)節(jié)作用。

本實(shí)驗(yàn)將通過(guò)利用魚藤酮、SIRT3-si RNA、SIRT3過(guò)表達(dá)和外源性MOTS-c對(duì)C2C12成肌細(xì)胞進(jìn)行干預(yù),驗(yàn)證

1)SIRT3是否參與調(diào)控骨骼肌UPRmt生物效應(yīng)

2)SIRT3是否能獨(dú)立誘發(fā)UPRmt

3)MOTS-c是否通過(guò)SIRT3誘導(dǎo)UPRmt。研究方法:本研究實(shí)驗(yàn)對(duì)象為C2C12成肌細(xì)胞,研究共分為三部分。

部分驗(yàn)證SIRT3是否參與調(diào)控骨骼肌UPRmt生物效應(yīng),實(shí)驗(yàn)分組為空白對(duì)照組(C)、SIRT3-si RNA組(si RNA)、魚藤酮干預(yù)組(ROT)、魚藤酮+SIRT3-si RNA組(ROT+si RNA);

第二部分驗(yàn)證SIRT3是否能獨(dú)立誘發(fā)UPRmt,實(shí)驗(yàn)分組為空質(zhì)粒組(C)、SIRT3過(guò)表達(dá)質(zhì)粒組(SIRT3-OE)、魚藤酮陽(yáng)性對(duì)照組(ROT);

第三部分驗(yàn)證MOTS-c是否通過(guò)SIRT3誘導(dǎo)UPRmt,實(shí)驗(yàn)分組為空白對(duì)照組(C)、SIRT3-si RNA組(si RNA)、外源性MOTS-c孵育組(MOTS-c)、MOTS-c+SIRT3-si RNA組(MOTS-c+si RNA)。用DCFH-DA探針?lè)z測(cè)ROS生成水平。

用JC-1探針?lè)z測(cè)線粒體膜電位水平ΔΨ。用Western-blotting實(shí)驗(yàn)方法檢測(cè)UPRmt的氧化損傷通路中Fox O3a、SIRT3和SOD2;UPRmt的線粒體基質(zhì)通路c-Jun、CHOP和HSP60;UPRmt的線粒體膜間腔通路AKT、NRF1和OMI以及對(duì)MOTS-c相關(guān)通路AMPK的蛋白表達(dá)水平。

研究結(jié)果

(1) SIRT3是C2C12成肌細(xì)胞UPRmt激活的必要條件之一與C組比較,ROT組SIRT3、SOD2、c-Jun、CHOP、HSP60、AKT、NRF1和OMI蛋白表達(dá)水平都顯著性升高(P<0.05),Fox O3a蛋白表達(dá)水平顯著性升高(P<0.01)。與ROT組比較,ROT+si RNA組HSP60、AKT和NRF1蛋白表達(dá)水平顯著性降低(P<0.05),Fox O3a、SIRT3、SOD2、c-Jun、CHOP和OMI蛋白表達(dá)水平顯著性降低(P<0.01)。

(2) 單純過(guò)表達(dá)SIRT3能激活C2C12成肌細(xì)胞UPRmt與C組相比,SIRT3-OE組Fox O3a、SOD2、c-Jun、CHOP、AKT、NRF1和OMI的蛋白表達(dá)水平都顯著性升高(P<0.05)。

(3) 外源性MOTS-c通過(guò)SIRT3途徑激活C2C12成肌細(xì)胞UPRmt與C組比較,MOTS-c組Fox O3a、SIRT3、SOD2、c-Jun、CHOP、HSP60、AKT、NRF1、OMI和AMPK蛋白表達(dá)水平都顯著性提高(P<0.05)。與MOTS-c組相比,MOTS-c+si RNA組c-Jun、CHOP、AKT、AMPK蛋白表達(dá)水平顯著性降低(P<0.05),Fox O3a、SIRT3、SOD2、HSP60、NRF1和OMI蛋白表達(dá)水平顯著性降低(P<0.01)。

研究結(jié)論:1.SIRT3是C2C12成肌細(xì)胞UPRmt激活的必要條件之一。

2. 單純過(guò)表達(dá)SIRT3亦可激活C2C12成肌細(xì)胞UPRmt。

3.外源性MOTS-c可通過(guò)SIRT3途徑激活C2C12成肌細(xì)胞UPRmt。

肌肉生物學(xué)研究

C2C12小鼠肌母細(xì)胞常被用作體外模型研究肌肉發(fā)育、代謝和分化。研究人員可以誘導(dǎo)C2C12細(xì)胞分化為肌肉樣細(xì)胞，以探索參與肌小管形成、肌肉生成和肌肉再生有關(guān)的細(xì)胞和分子機(jī)制。例如，一項(xiàng)研究表明，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1(TGF-β1)參與調(diào)控C2C12細(xì)胞增殖和分化。此外，發(fā)現(xiàn)還揭示了microRNA-22通過(guò)作用靶向TGFβR1來(lái)調(diào)節(jié)這些肌肉細(xì)胞功能 [3]。

藥物篩選和毒性測(cè)試

利用C2C12類肌肉細(xì)胞評(píng)估潛在的治療劑(化合物或藥物)用于對(duì)抗與肌肉相關(guān)的疾病。已進(jìn)行了多項(xiàng)研究，利用C2C12細(xì)胞系評(píng)估藥物對(duì)肌肉細(xì)胞代謝、增殖和分化的影響。2023年進(jìn)行的一項(xiàng)研究調(diào)查并提出，Cnidoscolus aconitifolius(chaya)葉提取物可以在C2C12細(xì)胞中積極調(diào)節(jié)脂肪酸氧化和線粒體生物能量 [4]。類似地，一項(xiàng)研究表明，Moringa oleifera葉提取物可以保護(hù)C2C12肌小管免受過(guò)氧化氫誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激損傷 [5]。

C2C12小鼠成肌細(xì)胞研究文獻(xiàn)

以下是幾篇涉及C2C12細(xì)胞的重要且經(jīng)常引用的文章。

白細(xì)胞介素-6通過(guò)JAK2-STAT3信號(hào)通路在小鼠C2C12肌母細(xì)胞系和人體原代肌母細(xì)胞中誘導(dǎo)肌源性分化

該論文發(fā)表于2019年的《國(guó)際分子科學(xué)雜志》。研究提出了白細(xì)胞介素-6(IL-6)通過(guò)調(diào)控JAK2/STAT3信號(hào)通路誘導(dǎo)原代人體肌細(xì)胞和C2C12肌母細(xì)胞系的分化。

樹莓葉提取物對(duì)HepG2、CRI-D2和C2C12細(xì)胞系葡萄糖代謝的影響

這項(xiàng)研究發(fā)表于2023年的《糖尿病、代謝綜合征和肥胖》雜志上。該研究探討了樹莓葉對(duì)C2C12和其他兩種細(xì)胞系的葡萄糖代謝的影響。該提取物可能通過(guò)激活糖原生成來(lái)促進(jìn)葡萄糖攝取和細(xì)胞糖原合成。

小鼠C2C12肌母細(xì)胞分化顯著降低了肌肉生長(zhǎng)抑制素對(duì)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)的作用

該研究提出，C2C12細(xì)胞分化顯著抑制肌肉萎縮素(肌肉大小的重要負(fù)調(diào)節(jié)因子)對(duì)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)的作用。該論文發(fā)表于2020年的《生物分子》雜志上。

染料木素對(duì)小鼠分化的C2C12肌母細(xì)胞系中與胰島素通路相關(guān)的基因的影響：存在兩種獨(dú)立的作用方式的證據(jù)

該研究發(fā)表于2018年的《Folia Histochemica et Cytobiologica》雜志上。該研究使用分化的小鼠肌母細(xì)胞系C2C12評(píng)估了染料木素對(duì)與胰島素通路相關(guān)的基因的潛在影響。

辣木葉提取物通過(guò)SIRT1-PPARα途徑影響C2C12肌小管上的氧化代謝

該研究發(fā)表于2021年的《植物醫(yī)學(xué)增刊》雜志上。該研究提出，一種藥用植物——辣木葉提取物通過(guò)調(diào)節(jié)SIRT1-PPARα途徑促進(jìn)線粒體生物合成和氧化能量代謝。

參考文獻(xiàn)

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