C2C12细胞是什么细胞

C2C12细胞是什么细胞

C2C12是1977年由以色列魏茨曼科学研究所的Yaffe和Saxel开发的肌肉母细胞系的衍生物。最初的C2细胞系来自粉碎损伤2小时后的2个月大的正常C3H小鼠股骨肌。C2C12细胞是一种来源于小鼠的骨骼肌肌成纤维细胞系，最初是从成年小鼠的腿部肌肉中分离出来的。这种细胞具有高度的可塑性，能够在适当的条件下分化为多种细胞类型，如肌肉细胞(肌细胞)和成骨细胞等。C2C12细胞在生物医学研究中广泛应用，特别是在肌肉生物学、遗传学、药物筛选和疾病模型等领域。它们被认为是一种理想的细胞模型，用于研究肌肉的形成和功能，以及肌肉相关的疾病和药物反应。

C2C12细胞的生长特性为贴壁生长，形态上类似于成纤维细胞，具有梭形。这种细胞的分化速度很快，容易形成可伸缩的肌管并生成特征性的肌蛋白。通过特定的处理，如用骨形成蛋白2(BMP-2)处理C2C12细胞，可以诱导其分化途径从成肌细胞转换为成骨细胞。这使得C2C12细胞成为研究肌肉再生和骨骼发育等生物学过程的重要工具。

在实验研究中，C2C12细胞常被诱导分化为多核肌管，这种成肌分化在肌肉再生中起重要作用。它是通过一种高度协调的序列程序来产生成熟的骨骼肌的过程。C2C12细胞的这些特性使得它们成为研究肌肉发育、再生机制以及开发相关治疗策略的理想模型。

C2C12细胞特征特性

C2C12细胞株是Yaffe D, Saxel O建立的小鼠成肌细胞系的亚株。该细胞分化较快，可形成能收缩的微管，产生特异的肌肉蛋白。在骨形态形成蛋白(BMP-2)的作用下，该细胞可由成肌细胞分化为成骨细胞。检测发现该细胞鼠痘病毒阴性。

C2C12肌肉细胞在高血清条件下可以迅速增殖，并在饥饿状态(低血清条件)下分化成肌肉束。肌肉束是收缩型骨骼肌细胞的前身。

这些细胞具有类似肌母细胞的形态。它们表现出放射状分支，含有延伸在多个方向上的长纤维。

C2C12细胞的优点和缺点

C2C12是一种从骨骼肌组织中培养而得的细胞系，在生物医学研究中具有一些优势和限制。以下是我们总结的一些。

C2C12小鼠成肌细胞优势

特征明确：C2C12是一种特征明确的细胞系。已对其细胞形态学、分化潜能、行为和对刺激的反应等生理和生物学特征进行了广泛研究。因此，它在研究中的应用可以确保实验结果的可靠性和重复性。

肌肉分化：C2C12细胞可以分化为肌肉样细胞，因此是研究肌肉生物学，包括分化、肌肉发育和肌小管形成的宝贵研究工具。C2C12肌小管表达类似肌肉细胞的收缩蛋白，这有助于细胞长时间分化后的自发收缩 [1]。

完善的细胞模型：C2C12肌母细胞系是一个有完整文献记录的细胞模型，可以帮助了解不同细胞生物学过程，例如氧化应激、活性氧类、葡萄糖代谢、胰岛素信号传导机制、胰岛素抵抗和葡萄糖转运体在细胞和分子水平上的作用 [2]。

C2C12小鼠成肌细胞限制

非人类细胞系：C2C12是小鼠肌母细胞系，这些细胞来自小鼠。因此，它们可能并不能完全代表人体的肌肉生理和生物学。物种特异性的基因表达和细胞代谢差异可能限制了结果在人体中的直接可转化性。

C2C12小鼠成肌细胞研究应用

目前，C2C12已被广泛运用于体外代谢疾病研究中，如衰老、糖尿病、肥胖、高脂血症、肌肉生长、肝脂肪变性和生长障碍等方面。该模型被认为是一种有效的检测工具，可帮助分析葡萄糖代谢、胰岛素信号传导、胰岛素抗性、氧化应激、活性氧和葡萄糖转运蛋白功能等细胞和分子水平的机制。

C2C12可以用于MOTS-c通过SIRT3诱导C2C12成肌细胞UPRmt的机制研究

MOTS-c是最近发现的一种由线粒体12S r RNA开放阅读框编码的短肽,其主要作用的靶器官是骨骼肌,并且对衰老和SIRT3都具有一定调节作用。

本实验将通过利用鱼藤酮、SIRT3-si RNA、SIRT3过表达和外源性MOTS-c对C2C12成肌细胞进行干预,验证

1)SIRT3是否参与调控骨骼肌UPRmt生物效应

2)SIRT3是否能独立诱发UPRmt

3)MOTS-c是否通过SIRT3诱导UPRmt。研究方法:本研究实验对象为C2C12成肌细胞,研究共分为三部分。

部分验证SIRT3是否参与调控骨骼肌UPRmt生物效应,实验分组为空白对照组(C)、SIRT3-si RNA组(si RNA)、鱼藤酮干预组(ROT)、鱼藤酮+SIRT3-si RNA组(ROT+si RNA);

第二部分验证SIRT3是否能独立诱发UPRmt,实验分组为空质粒组(C)、SIRT3过表达质粒组(SIRT3-OE)、鱼藤酮阳性对照组(ROT);

第三部分验证MOTS-c是否通过SIRT3诱导UPRmt,实验分组为空白对照组(C)、SIRT3-si RNA组(si RNA)、外源性MOTS-c孵育组(MOTS-c)、MOTS-c+SIRT3-si RNA组(MOTS-c+si RNA)。用DCFH-DA探针法检测ROS生成水平。

用JC-1探针法检测线粒体膜电位水平ΔΨ。用Western-blotting实验方法检测UPRmt的氧化损伤通路中Fox O3a、SIRT3和SOD2;UPRmt的线粒体基质通路c-Jun、CHOP和HSP60;UPRmt的线粒体膜间腔通路AKT、NRF1和OMI以及对MOTS-c相关通路AMPK的蛋白表达水平。

研究结果

(1) SIRT3是C2C12成肌细胞UPRmt激活的必要条件之一与C组比较,ROT组SIRT3、SOD2、c-Jun、CHOP、HSP60、AKT、NRF1和OMI蛋白表达水平都显著性升高(P<0.05),Fox O3a蛋白表达水平显著性升高(P<0.01)。与ROT组比较,ROT+si RNA组HSP60、AKT和NRF1蛋白表达水平显著性降低(P<0.05),Fox O3a、SIRT3、SOD2、c-Jun、CHOP和OMI蛋白表达水平显著性降低(P<0.01)。

(2) 单纯过表达SIRT3能激活C2C12成肌细胞UPRmt与C组相比,SIRT3-OE组Fox O3a、SOD2、c-Jun、CHOP、AKT、NRF1和OMI的蛋白表达水平都显著性升高(P<0.05)。

(3) 外源性MOTS-c通过SIRT3途径激活C2C12成肌细胞UPRmt与C组比较,MOTS-c组Fox O3a、SIRT3、SOD2、c-Jun、CHOP、HSP60、AKT、NRF1、OMI和AMPK蛋白表达水平都显著性提高(P<0.05)。与MOTS-c组相比,MOTS-c+si RNA组c-Jun、CHOP、AKT、AMPK蛋白表达水平显著性降低(P<0.05),Fox O3a、SIRT3、SOD2、HSP60、NRF1和OMI蛋白表达水平显著性降低(P<0.01)。

研究结论:1.SIRT3是C2C12成肌细胞UPRmt激活的必要条件之一。

2. 单纯过表达SIRT3亦可激活C2C12成肌细胞UPRmt。

3.外源性MOTS-c可通过SIRT3途径激活C2C12成肌细胞UPRmt。

肌肉生物学研究

C2C12小鼠肌母细胞常被用作体外模型研究肌肉发育、代谢和分化。研究人员可以诱导C2C12细胞分化为肌肉样细胞，以探索参与肌小管形成、肌肉生成和肌肉再生有关的细胞和分子机制。例如，一项研究表明，转化生长因子β1(TGF-β1)参与调控C2C12细胞增殖和分化。此外，发现还揭示了microRNA-22通过作用靶向TGFβR1来调节这些肌肉细胞功能 [3]。

药物筛选和毒性测试

利用C2C12类肌肉细胞评估潜在的治疗剂(化合物或药物)用于对抗与肌肉相关的疾病。已进行了多项研究，利用C2C12细胞系评估药物对肌肉细胞代谢、增殖和分化的影响。2023年进行的一项研究调查并提出，Cnidoscolus aconitifolius(chaya)叶提取物可以在C2C12细胞中积极调节脂肪酸氧化和线粒体生物能量 [4]。类似地，一项研究表明，Moringa oleifera叶提取物可以保护C2C12肌小管免受过氧化氢诱导的氧化应激损伤 [5]。

C2C12小鼠成肌细胞研究文献

以下是几篇涉及C2C12细胞的重要且经常引用的文章。

白细胞介素-6通过JAK2-STAT3信号通路在小鼠C2C12肌母细胞系和人体原代肌母细胞中诱导肌源性分化

该论文发表于2019年的《国际分子科学杂志》。研究提出了白细胞介素-6(IL-6)通过调控JAK2/STAT3信号通路诱导原代人体肌细胞和C2C12肌母细胞系的分化。

树莓叶提取物对HepG2、CRI-D2和C2C12细胞系葡萄糖代谢的影响

这项研究发表于2023年的《糖尿病、代谢综合征和肥胖》杂志上。该研究探讨了树莓叶对C2C12和其他两种细胞系的葡萄糖代谢的影响。该提取物可能通过激活糖原生成来促进葡萄糖摄取和细胞糖原合成。

小鼠C2C12肌母细胞分化显著降低了肌肉生长抑制素对细胞内信号传导的作用

该研究提出，C2C12细胞分化显著抑制肌肉萎缩素(肌肉大小的重要负调节因子)对细胞内信号传导的作用。该论文发表于2020年的《生物分子》杂志上。

染料木素对小鼠分化的C2C12肌母细胞系中与胰岛素通路相关的基因的影响：存在两种独立的作用方式的证据

该研究发表于2018年的《Folia Histochemica et Cytobiologica》杂志上。该研究使用分化的小鼠肌母细胞系C2C12评估了染料木素对与胰岛素通路相关的基因的潜在影响。

辣木叶提取物通过SIRT1-PPARα途径影响C2C12肌小管上的氧化代谢

该研究发表于2021年的《植物医学增刊》杂志上。该研究提出，一种药用植物——辣木叶提取物通过调节SIRT1-PPARα途径促进线粒体生物合成和氧化能量代谢。

参考文献

Rotenone Modulates Caenorhabditis elegans Immunometabolism and Pathogen Susceptibility.Mello Danielle F.;Bergemann Christina M.;Fisher Kinsey;Chitrakar Rojin;Bijwadia Shefali R.;Wang Yang;Caldwell Alexis;Baugh Larry Ryan;Meyer Joel N..Frontiers in Immunology,2022

SIRT3 ameliorates osteoarthritis via regulating chondrocyte autophagy and apoptosis through the PI3K/Akt/mTOR pathway.Xu Kai;He Yuzhe;Moqbel Safwat Adel Abdo;Zhou Xing;Wu Lidong;Bao Jiapeng.International Journal of Biological Macromolecules,2021

The transcriptional coactivator CBP/p300 is an evolutionarily conserved node that promotes longevity in response to mitochondrial stress..Li Terytty Yang;Sleiman Maroun Bou;Li Hao;Gao Arwen W;Mottis Adrienne;Bachmann Alexis Maximilien;El Alam Gaby;Li Xiaoxu;Goeminne Ludger J E;Schoonjans Kristina;Auwerx Johan.Nature aging,2021

SIRT3 deficiency is resistant to autophagy-dependent ferroptosis by inhibiting the AMPK/mTOR pathway and promoting GPX4 levels..Han Dandan;;Jiang Lili;;Gu Xiaolong;;Huang Shimeng;;Pang Jiaman;;Wu Yujun;;Yin Jingdong;;Wang Junjun.Journal of cellular physiology,2020

白冰.MOTS-c通过SIRT3诱导C2C12成肌细胞UPRmt的机制研究[D].天津体育学院,2022.DOI:10.27364/d.cnki.gttyy.2022.000057.

Denes, L.T., et al., Culturing C2C12 myotubes on micromolded gelatin hydrogels accelerates myotube maturation. Skeletal muscle, 2019. 9(1): p. 1-10.

Wong, C.Y., H. Al-Salami, and C.R. Dass, C2C12 cell model: its role in understanding of insulin resistance at the molecular level and pharmaceutical development at the preclinical stage. J Pharm Pharmacol, 2020. 72(12): p. 1667-1693.

Wang, H., et al., miR-22 regulates C2C12 myoblast proliferation and differentiation by targeting TGFBR1. European Journal of Cell Biology, 2018. 97(4): p. 257-268.

Avila-Nava, A., et al., Chaya (Cnidoscolus aconitifolius (Mill.) IM Johnst) leaf extracts regulate mitochondrial bioenergetics and fatty acid oxidation in C2C12 myotubes and primary hepatocytes. Journal of Ethnopharmacology, 2023. 312: p. 116522.

Ceci, R., et al., Moringa oleifera leaf extract protects C2C12 myotubes against H2O2-induced oxidative stress. Antioxidants, 2022. 11(8): p. 1435.