相关因子对骨骼肌损伤卫星细胞的修复研究

　　【摘 要】继1961年有人发现并推测卫星细胞是处于休眠状态的成肌细胞，在储备保持到所需的骨骼肌修复。经多年积累，直到发现卫星细胞和肌肉再生在成肌细胞之间的联系，终于成立证据。随后，它被证明，嫁接时，卫星细胞也可以自我更新，赋予他们的“干细胞”令人垂涎的位。在这里，我们回顾一下相关生长因子对运动性损伤卫星细胞再生中的影响。

　　【关键词】相关因子；卫星细胞；修复

　　1 引言

　　骨骼肌是胚胎发育过程中形成一个子集的肌肉前提细胞，而产生分化的肌纤维和肌肉形成的干细胞被称为卫星细胞。卫星细胞对肌纤维出生后的肌肉生长和修复负责，卫星细胞功能如果出现故障可能导肌肉损坏和肌肉损伤的恢复，此类故障的出现会造成越来越重要的渐进式肌肉疾病。肌卫星细胞和澄清的细胞和分子介质控制，它们的活动表明这些细胞有希望成为治疗的目标。1961年 Mauro 对青蛙纤维细胞边缘相连的细胞进行描述，并根据其所处的位置命名为卫星细胞。骨骼肌通常是一种有丝分裂后的组织，然而，当适当的刺激下，它可以提高骨骼肌的质量。当这种情况发生时，它被主要地由于被活化而增殖和融合的卫星细胞。卫星细胞，这是肌源性干细胞，被认为是多能干细胞。他们通常是静态和居住在成年骨骼肌对成熟的骨骼肌纤维紧密并列的基底膜下方。卫星细胞群约占总核的2-5%的成年肌肉。从形态学的角度来讲，卫星细胞一般为小棱形扁平的单核细胞。超微结构反映出它是一种分化不成熟的细胞，核在胞浆内位置不对称，一端细长，体积与相邻的肌管细胞的核相比较小，核膜下异染色体成群聚集，未见核仁，核浆比例小，与肌细胞相比其异染色质的量较高，胞浆一端含少量的细胞器，如游离核糖体、小泡及微丝、中间丝和微管等，核周有少量的小体积的线粒体，偶见粗面内质网和高尔基膜系统、糖原颗粒和髓鞘结构等，有时核旁可见成对的中心粒。有人从成体单个纤维中分离之后，卫星细胞可以在体外培养条件下发生分裂，并分化产生肌管。研究表明，卫星细胞是保留在成年骨骼肌内具有增值分化能力的肝细胞，是出生后骨骼肌再生和修复的源泉。

　　2 生长因子在骨骼肌被激活过程中的影响

　　骨骼肌卫星细胞的增殖与分化是由细胞连接、细胞与细胞外间质的相互作用及生长因子决定的，其中生长因子的作用显著。已知的调节卫星细胞增殖与分化的生长因子包括：肌分化因子（MyoD），成肌调节因子（Myf5）成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor，FGF），转移生长因子β（transforming growth factor-β T G f-β）胰岛素样生长因子（insulin like growth factor-l ， IGF-I； insulin like growth factor-H I G f-H） 肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor-GF） 表皮生长因子（epidermal growth factor EGF）等。但在FGF家族中FGF1 - FGF作用2 - FGF4 - FGF6 - FGF9能够明显促进卫星细胞增殖，而FGF5-FGF7-FGF8的则不明显.关于FGF促进卫星细胞增殖的机制不是十分清楚。

　　2.1 HMGA2/IGF2BP2

　　HMGA2是属于一个的DNA结合结构域的小高迁移率组（HMG）蛋白的转录辅助调节因子。HMGA蛋白可以通过改变染色质结构或通过招募其他蛋白质的转录调节复合物。胚胎发育过程中HMGA2的高度表达在各种未分化的组织，但在大多数成人组织中是关闭的。此外，HMGA2经常发现肿瘤样本中被上调，这意味着它可能在控制细胞增殖中发挥作用最近的研究表明，HMGA2表达，并可能在维持一定的成体干细胞，并对维持干细胞发生作用。近日有报道称，HMGA2是必不可少的自我更新年轻，但不老的神经干细胞，部分通过p16基因INK4A调节。然而，HMGA2对p16基因的调节INK4A似乎是间接的，而且HMGA2的其他重要下游效应仍有待确定。在组织培养系统提示HMGA2在胚胎干（ES）细胞中肌肉再生增强和肌球蛋白重链（MHC）表达。但目前还不清楚HMGA2是否如此简单地通过促进胚胎干细胞分化为成肌系统还是HMGA2直接促进成肌细胞的终末分化。

　　IGF2BP2是IGF2 mRNA结合蛋白（IMP）系列，其中包括IGF2BP1-3的成员。IGF2BP2包含四个KH结构域和2的RRM结构域以及可以结合到各种各样的RNA9。IGF2BP2被证明结合IGF2 mRNA和提高IGF2翻译。无论IGF2BP2还调节其他mRNAs的翻译是未知的。HMGA2可以调节的转录IGF2BP2胚胎发育，但这种调控的生物学意义不明。类似HMGA2，的IGFBPs是被胚胎发育过程中高度表达，下调通常在成人组织，并恢复了在各种癌症。“癌胚”基因IGF2BP2最出名的是它连接到2型糖尿病。然而，IGF2BP2的几个功能的研究已经报道，并在控制细胞增殖或肌肉发生中的潜在作用以前尚未解决。IGF2BP2的作用是通过结合和促进各种mRNA的翻译。此功能有助于解释为什么HMGA2和IGF2BP2高度表达在增殖的成肌细胞，其中的转录和翻译比在静态干细胞或有丝分裂后的肌纤维更加活跃。IGF1的途径是完善其在成肌细胞增殖的作用。IGF1刺激成肌细胞增殖，还具有赋予其刺激分化能力的双相作用。虽然与C - myc基因相似，IGF1，它可以刺激成肌细胞的增殖，C-myc的有IGF1的分化相反的效果：Cmyc基因的持续表达块分化，因此，有一个要求下调的c- myc的后期在肌细胞生成，这是发生什么与HMGA2-IGF2BP2轴的下调。大致相互作用与其他转录因子表观遗传调节器相同，并具有在早期的发展和在癌症的形成非常重要的作用。HMGA2和IGF2BP2是对成肌细胞增殖和早期肌生成至关重要。当卫星细胞被激活并进入细胞周期，HMGA2是上调和直接激活的转录IGF2BP2，从而积极地控制蛋白质生产的多种增殖相关的基因包括c-myc的和IGF1R。不仅是有必要上调HMGA2/IGF2BP2为最佳增殖，但它显然也需要下调HMGA2/IGF2BP2/c-Myc以变为成肌细胞，以便能够再分化成多核的骨骼肌

　　2.2 肝细胞生长因子

　　肝细胞生长因子是一个多功能的细胞活性物质，HGF/SF位于骨骼肌纤维的基底膜，静止期卫星细胞表达其受体c-met。研究结果发现，向肌肉直接注射重组的HGF可以导致卫星细胞激活，将粉碎肌肉提取物与HGF一起孵育使其失去激活静止卫星细胞的能力，而且在再生肌肉中HGF高度表达，提示HGF是卫星细胞激活的一个关键因子。另外，HGF/ c-met信号对成肌祖细胞的增殖也有着重要的作用，激活C2C12大鼠成肌细胞的c-met受体，可导致这些细胞形态学的变化及分化的抑制，提示成肌细胞的激活需要c-met的活化，而成肌细胞的终末分化及融合却需要此信号通路的下调，HGF/c-met信号传导通路在肌肉再生中起重要作用。肝细胞生长因子可与受体快速、可逆、可饱和特异性、高亲和度地结合。肝细胞生长因子的释放与肌肉损伤之间的关系值得深入地探讨，以期将其变化作为训练监控的指标性依据。卫星细胞是负责肌肉生长和再生多潜能的干细胞。成纤维细胞生长因子2（ FGF2 ）影响着卫星细胞增殖，分化，和响应，在某种程度上，是通过硫酸乙酰肝素蛋白聚糖的syndecan -4和磷脂酰肌醇聚糖-1调控。Syndecan -4和磷脂酰肌醇聚糖-1的表达下降与卫星细胞的年龄可能降低卫星细胞的活性。有研究对16周龄的火鸡胸大肌孤立的增殖，分化和FGF2的响应研究，配体蛋白聚糖-4和磷脂酰肌醇聚糖- 1过度表达是否会对卫星细胞增加有作用。配体蛋白聚糖-4表达和磷脂酰肌醇聚糖- 1并没有对细胞增殖和分化起显著作用， 7周和16周卫星细胞和增殖过程中没有影响FGF2的响应。在1d的配体蛋白聚糖-4和磷脂酰肌醇聚糖- 1分化表达加剧48小时， 7周和16周的细胞与FGF2处理中，生肌调节因子MyoD的肌细胞生成素和MRF4受配体蛋白聚糖-4的表达和酰肌醇蛋白聚糖-1的表达。然而，变化生肌调节因子的表达并未对卫星细胞增殖或分化起显著作用。这些数据表明，多配体聚糖-4和磷脂酰肌醇聚糖-1有可能不直接与卫星细胞活性相关的下降有关。

　　2.3转化生长因子

　　转化生长因子β是调节细胞生长的重要细胞因子。转化生长因子β家族成员能抑制肌肉的增殖和分化。转化生长因子β能对IGF-1 或FGF 介导的卫星细胞的增殖产生影响。转化生长因子β家族中的新成员GDF-8正在受到广泛关注，GDF-8 是骨骼肌特异性生长发育抑制因子，该基因的缺陷使肌肉的发育失去控制而显著增殖。它是一种细胞外的糖蛋白，对骨骼肌生长发育的负调节作用更为突出，又称为生长抑制素。TGF-β家族各因子通过SMAD蛋白家族介导其信号的转导，通过抑制 Myod家族的转录活性而抑制卫星细胞的增生与分化。在肌肉再生过程中，TGF-β受体（TGF-β-RII）与IGF配体的表达水平成反比，这使得在肌肉分化加强之前，首先出现细胞显著增生。

　　3 结论

　　骨骼肌损伤后，通常导致卫星细胞增殖速度减慢，数量减少，并逐渐被瘢痕组织替代，最终将影响肌肉的功能或导致延迟性肌肉酸痛。因此，如何促进卫星细胞的增殖对运动性肌损伤修复具有重要意义诸多研究已经揭示骨骼肌卫星细胞在骨骼肌生长发育、损伤修复和重塑中的重要作用。许多控制细胞的内在的和外在的信号对于调节卫星细胞的功能，其中许多代表的治疗干预的潜在目标，由一个复杂的和集成网络以来加强内源性的再生能力和促进生肌细胞移植方法。随着时代的发展，以确定卫星细胞的用途，它的特性和产后肌肉发育调控研究是可行的。更多的工作需要识别的因素和负责重新唤醒这些原本平静的骨骼肌干细胞，以及确定合作的各种信号机制调节的肌原蛋白。

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　　于腾皓